编译原理基础知识

计算机不能直接识别和执行用高级语言写的指令，必须用编译程序（也称编译器）把C源程序翻译成二进制形式的目标程序，然后再将该目标程序与系统的函数库以及其他目标程序连接起来，形成可执行的目标程序。

编译器的工作过程，一般说来编译器会做以下几个过程：
1.预处理阶段：负责将源程序聚合在一起，将那些称为宏的缩写形式转换为源语言的语句；其中包括查找.h文件，去处理宏，变量，函数声明，嵌套的.h文件包含等，检测依赖关系，进行宏替换，看是否有重复定义与声明的情况发生，最后将那些文件中 所有的东东全部扫描进这个当前的C文件中，形成一个中间“C文件”；

2.编译阶段：经过词法与语法分析器，生成一个类机器语言的中间表示形式作为输出，并生成可重定位的机器代码；

3.链接阶段：解决外部内存地址的问题，将可重定位的目标文件以及库文件链接到一起，形成真正在机器上运行的代码；

4.加载阶段：把所有的可执行目标文件放到内存中执行。

头文件的作用

内容参考：C语言中 .h文件和.c文件的区别

理论上来说C文件与h文件里的内容，只要是C语言所支持的，无论写什么都可以的，比如你在h文件中写函数体，只要在任何一个C文件包含此.h文件就可以将 这个函数编译成目标文件的一部分（编译是以C文件为单位的，如果不在任何C文件中包含此.h文件的话，这段代码就形同虚设），你可以在C文件中进行函数声 明，变量声明，结构体声明，这也不成问题！！！那为何一定要分成h文件与C文件呢？又为何一般都在h文件中进行函数，变量声明，宏声明，结构体声明呢？而 在C文件中去进行变量定义，函数实现呢？？原因如下：

1.如果在h文件中实现一个函数体，那么如果在多个C文件中引用它，而且又同时编译多个C文件，将其生成的目标文件连接成一个可执行文件，在每个引用此h 文件的C文件所生成的目标文件中，都有一份这个函数的代码，如果这段函数又没有定义成局部函数，那么在连接时，就会发现多个相同的函数，就会报错;

2.如果在h文件中定义全局变量，并且将此全局变量赋初值，那么在多个引用此h文件的C文件中同样存在相同变量名的拷贝，关键是此变量被赋了初值，所以编 译器就会将此变量放入DATA段，最终在连接阶段，会在DATA段中存在多个相同的变量，它无法将这些变量统一成一个变量，也就是仅为此变量分配一个空 间，而不是多份空间，假定这个变量在h文件没有赋初值，编译器就会将之放入BSS段，连接器会对BSS段的多个同名变量仅分配一个存储空间;

3.如果在C文件中声明宏，结构体，函数等，那么我要在另一个C文件中引用相应的宏，结构体，就必须再做一次重复的工作，如果我改了一个C文件中的一个声 明，那么又忘了改其它C文件中的声明，这不就出了大问题了，程序的逻辑就变成了你不可想象的了，如果把这些公共的东东放在一个头文件中，想用它的C文件就 只需要引用一个就OK了！！！这样岂不方便，要改某个声明的时候，只需要动一下h文件就行了;

4.在h文件中声明结构体，函数等，当你需要将你的代码封装成一个库，让别人来用你的代码，你又不想公布源码，那么人家如何利用你的库呢？也就是如何利用 你的库中的各个函数呢？？一种方法是公布源码，别人想怎么用就怎么用，另一种是提供头文件，别人从头文件中看你的函数原型，这样人家才知道如何调用你写的 函数，就如同你调用printf函数一样，里面的参数是怎样的？？你是怎么知道的？？还不是看人家的头文件中的相关声明啊！！！当然这些东东都成了C标 准，就算不看人家的头文件，你一样可以知道怎么使用.

一般头文件的include方法

内容参考：C/C++头文件的引用问题（#include使用）

对于一个工程（如下）：

在base中包含：func3.h，func3.c，文件夹main和文件夹func4；

在main中包含：main.c，func1.h，func1.c和文件夹func2；

在func2中包含：func2.h和func2.c；

在func4中包含：func4.h和func4.c。

因此：

Main.c 中需要引用头文件 func1.h：处于同一文件夹下
#include “func1.h”（直接引用）

Main.c 中需要引用头文件func2.h：fun2.h处于main的平行子文件夹下
#include “func2\func2.h”（文件夹func2后再引用）

Mian.c 中需要引用头文件func3.h：func3.h处于main的上级文件夹下
#include “…\func3.h”（…后再引用）

Mian.c 中需要引用头文件func4.h：func4.h处于main的上级文件夹的下一级文件夹下
#include “…\func4\func4.h”（…和func4后再用）

Android.bp方式编译代码头文件include方法

在android build系统中，通常使用Android.bp和Android.mk进行module的定义，进而对cpp进行编译，例如：

//system/tools/hidl/Android.bp hidl-gen
cc_binary_host {
     name: "hidl-gen",
     defaults: ["hidl-gen-defaults"],
     srcs: ["main.cpp"],
     static_libs: [
         "libbase",
         "libcrypto",
         "libhidl-gen",
         "libhidl-gen-ast",
         "libhidl-gen-hash",
         "libhidl-gen-host-utils",
         "libhidl-gen-utils",
         "libjsoncpp",
         "liblog",
     ],
 }

hidl-gen的src为同级目录下的main.cpp，其头文件include代码如下：

//system/tools/hidl/main.cpp
#include "AST.h"
#include "Coordinator.h"
#include "Interface.h"
#include "Scope.h"

#include <android-base/logging.h>
#include <hidl-hash/Hash.h>
#include <hidl-util/FQName.h>
#include <hidl-util/Formatter.h>
#include <hidl-util/StringHelper.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <set>
#include <sstream>
#include <string>
#include <vector>

system/tools/hidl目录树：
├── Android.bp
├── AST.cpp
├── AST.h 
├── Coordinator.cpp
├── Coordinator.h
├── hashing
│   ├── Android.bp
│   ├── Hash.cpp
│   └── include
│       └── hidl-hash
│           └── Hash.h
├── host_utils
│   ├── Android.bp
│   ├── Formatter.cpp
│   ├── include
│   │   └── hidl-util
│   └── StringHelper.cpp
├── Interface.cpp
├── Interface.h
├── Location.cpp
├── Location.h
├── main.cpp
├── utils
│   ├── Android.bp
│   ├── FqInstance.cpp
│   ├── FQName.cpp
│   └── include
│		└── hidl-util
│    		├── FqInstance.h
│    		└── FQName.h
│        ├── FqInstance.h
│        └── FQName.h   
│ ......

以main.cpp的头文件#include <hidl-hash/Hash.h>为例：
<hidl-hash/Hash.h>头文件的代码实现在hashing/Hash.cpp中，而Hash.cpp被编译为libhidl-gen-hash.so被hidl-gen链接，即hidl-gen通过hidl-gen/Hash.h头文件访问libhidl-hash.so库中Hash.cpp的代码实现。

libhidl-gen-hash的定义在system/tools/hidl/hashing/Android.bp中：

cc_library {
     name: "libhidl-gen-hash",
     host_supported: true,
     defaults: ["hidl-gen-defaults"],
     srcs: ["Hash.cpp"],
     export_include_dirs: ["include"],
     shared_libs: [
         "libbase",
         "libcrypto",
         "libssl",
     ],
}

export_include_dirs导出system/tools/hidl/hashing/include，因此hidl-gen在依赖libhidl-gen-hash时，就获得了system/tools/hidl/hashing/include这个路径，只需要以此为相对路径寻找头文件就可以了，即<hidl-hash/Hash.h>.

因此使用Android.bp进行module定义，所依赖的头文件有相对应的库实现时，头文件include可以以库的export_include_dirs为相对路径进行头文件include，soong编译系统会对include路径进行内部转换，但如果使用gcc直接编译main.cpp，会发生报错的情况。