总述

预处理->编译->汇编->链接->加载

在 C++ 中，编译、链接等步骤的执行顺序通常如下：

1. 预处理 (Preprocessing)

• 在编译阶段开始之前，预处理器对源代码进行处理。
• 主要任务包括：
  • 处理预处理指令（如 #include、#define、#if 等）。
  • 宏展开。
  • 文件包含（将头文件的内容插入到源文件中）。
• 预处理后，生成一个处理过的文件，通常称为 "翻译单元"（Translation Unit）。

2. 编译 (Compilation)

• 编译器将预处理后的源代码文件翻译为汇编语言代码。
• 编译器根据 C++ 语法、语义进行语法分析、词法分析、类型检查等工作。
• 编译过程生成目标文件（Object File），通常具有 .o 或 .obj 后缀。
• 目标文件包含了机器代码，但还未完成所有链接过程。

3. 汇编 (Assembly)

• 编译器将编译生成的汇编代码（由源代码生成）转化为机器代码。
• 汇编代码会被转换为目标文件。

4. 链接 (Linking)

• 链接器将一个或多个目标文件（.o 或 .obj）和库文件（如静态库 .a 或动态库 .so）合并，生成最终的可执行文件或共享库。
• 链接器负责：
  • 解决符号引用（比如函数调用和变量引用）。
  • 如果是静态链接，直接将目标文件的内容合并；如果是动态链接，则将外部库的引用与程序代码连接。
• 如果链接器发现缺少符号（例如，某个函数或变量没有定义），会生成链接错误。
• 链接结果是生成最终的可执行文件（如 .exe 或无后缀的可执行文件）。

5. 加载 (Loading)

• 当程序启动时，操作系统的加载器将可执行文件加载到内存中。
• 加载器将程序的代码和数据映射到进程的地址空间中。
• 动态链接的库在程序运行时被加载，并且程序的符号引用会绑定到相应的库函数。

总结执行顺序：

1. 预处理：处理宏、文件包含等。
2. 编译：将源代码翻译为汇编语言代码，并生成目标文件。
3. 汇编：将汇编代码转化为机器码，生成目标文件。
4. 链接：将目标文件和库合并，生成可执行文件。
5. 加载：操作系统加载可执行文件到内存中运行。

在这一过程中，源代码文件通常先被编译为目标文件，然后通过链接器将多个目标文件、库文件组合成一个完整的程序。

后缀文件

在 C++ 的编译和链接过程中，不同的步骤会生成以下后缀的文件：

1. 预处理 (Preprocessing)

• 输入文件：源代码文件（通常是 .cpp、.c 或 .h）。
• 生成文件：预处理输出文件。
  • 后缀通常是 .i 或 .ii。
  • 这是预处理器将 #include 展开、宏替换后的纯 C++ 源代码。
  • 可选：这个文件不是编译的必要中间产物，通常只用于调试预处理过程。

2. 编译 (Compilation)

• 输入文件：预处理后的文件（.i 或 .ii，或直接从 .cpp 开始）。
• 生成文件：汇编代码文件。
  • 后缀通常是 .s 或 .asm。
  • 可选：这个文件是目标代码生成之前的中间产物，默认情况下不会显式保留。

3. 汇编 (Assembly)

• 输入文件：汇编代码文件（.s 或 .asm）。
• 生成文件：目标文件（Object File）。
  • 后缀通常是 .o（在 Linux 或 Unix 系统）或 .obj（在 Windows 系统）。
  • 描述：目标文件是机器码文件，尚未完成符号解析，因此不能直接执行。

4. 链接 (Linking)

• 输入文件：一个或多个目标文件（.o 或 .obj）以及库文件（静态库 .a 或 .lib，动态库 .so 或 .dll）。
• 生成文件：可执行文件或共享库。
  • 可执行文件：
    • Linux/Unix：没有固定后缀，通常是无后缀的可执行文件。
    • Windows：后缀为 .exe。
  • 共享库（动态库）：
    • Linux/Unix：后缀为 .so（Shared Object）。
    • Windows：后缀为 .dll（Dynamic-Link Library）。
  • 静态库：
    • Linux/Unix：后缀为 .a。
    • Windows：后缀为 .lib。

其他相关文件

• 调试信息文件：
  • 生成目标文件时，编译器可以添加调试信息，通常与目标文件结合存储，也可能单独存储为 .dSYM（macOS）或 .pdb（Windows）。
• 依赖文件：
  • 编译器可能生成 .d 文件，用于记录目标文件与哪些源代码或头文件相关联。
• 汇编器/链接日志：
  • 调试工具可能生成 .log 文件以记录整个编译和链接过程。

总结

根据使用的工具链和编译选项，这些中间文件可以显式生成或在流程中自动处理而不保留。