一、翻译环境和运行环境

在ANSI C的任何一种实现中，存在两个不同的环境。

1.第一种是翻译环境，在这个环境中源代码被转换为可执行的机械指令（二进制指令）。

2.第二种是执行环境，它用于实际执行代码。

二、翻译环境

那翻译环境是怎么将源代码转换为可执行的机器指令的呢？这里我们就得展开讲解一下翻译环境所做的事情。

其实翻译环境是由编译和链接两个大的过程组成的，而编译又可以分解成：预处理（有些书也叫预编译）、编译、汇编三个过程。

一个C语言的项目中可能有多个.c文件一起构建，那多个.c文件如何生成可执行程序呢？

1.多个.c文件单独经过编译器，编译处理生成对应的目标文件；

2.注：在Windows环境下的目标文件的后缀是.obj，Linux环境下目标文件的后缀是.o；

3.多个目标文件和链接库一起经过连接器处理生成最终的可执行程序；

4.链接库是指运行时库（它是支持程序运行的基本函数集合）或者第三方库。

如果再把编译器展开成三个过程，那就变成了下面的过程：

（一）预处理（预编译）

在预处理阶段，源文件和头文件会被处理为.i为后缀的文件。

在gcc环境下想观察一下，对test.c文件预处理后的.i文件，命令如下：
 

1.gcc -E test.c -o test.i

预处理阶段主要处理那些源文件中#开始的预编译指令。比如：#include，#define，处理的规则如下：

1.将所有的#define删除，并展开所有宏定义；

2.处理所有的条件编译指令，如#if、#ifdef、#elif、#else、#endif。

3.处理#include预编译指令，将包含的头文件的内容插入到该预编译指令的位置。这个过程是递归进行的，也就是说被包含的头文件也可能包含其他文件；

4.删除所有的注释；

5.添加行号和文件表示，方便后续编译器生成调试信息等；

6.或保留所有的#pragam的编译器指令，编译器后续会使用。

经过预处理后的.i文件中不再包含宏定义，因为宏已经被展开。并且包含的头文件都被插入到.i文件中。所以当我们无法知道宏定义或者头文件是否包含正确的时候，可以查看预处理后的.i文件来确认。

（二）编译

编译过程就是将与处理后的文件进行一系列的：词法分析、语法分析、语义分析及优化，生成相应的汇编代码文件。

编译过程的命令如下：

1.gcc -S test.i -o test.s

对下面代码进行编译的时候，会怎么做呢？假设有下面的代码：

array[index]=(index+4*(2+6);

1.词法分析

将源代码程序被输入扫描器，扫描器的任务就是简单地进行词法分析，把代码中的字符分割成一系列的记号（关键字、标识符、字面量、特殊字符等）。

上面程序进行词法分析后得到了16个记号：

2.语法分析

接下来语法分析器，将对扫描产生的记号进行语法分析，从而产生语法树。这些语法树是以表达式为节点的树。

3.语义分析

由语义分析器来完成语义分析，即对表达式的语法层面分析。编译器所能做的分析是语义的的静态分析。静态语义分析通常包括声明和类型的匹配，类型的转换等。这个阶段汇报告错误的语法信息。

（三）汇编

汇编器是将汇编代码转变成机器可执行的指令，每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。就是根据汇编指令和机器指令的对照表一一地进行编译，也不做指令优化。

汇编的命令如下：

gcc -c test.s -0 test.o

（四）链接

链接是一个复杂的过程，链接的时候需要把一堆文件链接在一起才可以生成可执行程序。

链接过程主要包括：地址和空间分配，符号决议和重定位等这些步骤。

链接解决的是一个项目中多文件、多模块之间互相调用的问题。

比如：

在一个C的项目中有两个.c文件（test.c和add.c），代码如下：

三、运行环境

1.程序必须载入内存中。也有操作系统的环境中：一般这个由操作系统完成。在独立的环境中，程序的载入必须由手工安排，也可能是通过可执行代码置入制度内存来完成；

2.程序的执行便开始。接着便调用main函数；

3.开始执行程序代码。这个时候程序将使用一个运行时堆栈（stack），存储函数的局部变量和返回地址。程序同时也可以使用静态(static)内存，存储于静态内存中的变量在程序的整个执行过程一直保持它们的值；

4.终止程序。正常终止main函数；也有可能是意外终止。