面经笔记本 语言基础理论 【二：程序的编译与链接】
作者：互联网
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一、翻译环境与运行环境
在ANSI C的任何一种实现中，存在两个不同的环境：翻译环境和执行环境。
注：ANSI C是美国国家标准协会对C语言发布的标准
翻译环境：
.c文件经过编译加链接，成为.exe的可执行文件。
在这个环境中，源代码被转换为可执行的机器指令；
执行环境：
用于实际执行代码。
二、编译与链接
2.1 大体介绍
组成一个程序的每个源文件会先通过编译，成为目标代码。
此时每个源文件的后缀名为.obj
每个目标文件再由链接器捆绑在一起，这个阶段叫做链接，
形成了一个单一而完整的可执行程序。
后缀为.exe。
链接器还会引入标准C函数库或个人程序库中，任何被该程序所用到的函数。
编译本身也分三个阶段：
预编译-编译-汇编
2.2 预编译阶段
将.c文件进行预编译，转换成.i文件。
这个阶段进行预处理指令，
比如：
1.注释删除
2.把define定义的符号换成值
这个阶段做的是文本操作。
2.3 编译阶段
把C代码翻译成汇编代码。
我们会进行语法分析，词法分析，语义分析，最后进行符号汇总。
2.4 汇编阶段
把汇编代码转换成二进制代码，
形成.o文件
.o文件里放的已经是二进制的指令了。
整个编译完成后，每个源文件都会生成一个.obj文件，
然后进行链接，形成.exe的可执行文件。
2.5 链接
链接阶段做两件事：
1.合并段表
2.符号表的合并和重定位
2.6 运行环境
程序执行的过程：
1.程序必须载入内存中。（一般由操作系统来完成）
2.程序的执行开始，首先调用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，存储函数的局部变量和返回地址。程序还可以使用静态内存，这里面的变量在程序的整个执行过程中一直保留他们的值。
3.终止程序。
三、宏
3.1 宏与函数的对比
1.代码长度
每次使用时，宏代码会被插入到程序中。
而函数代码只出现于同一个地方。
2.执行速度
宏更快，因为函数存在调用和返回的额外开销。
3.宏是类型无关的。
4.宏不方便调试。
5.宏无法递归。
3.2 宏与内联函数的对比
3.2.1 内联函数
引入内联函数，是为了解决程序中函数调用的效率问题。
程序在编译器编译的时候，编译器会将程序中出现的内联函数调用表达式，用内联函数的函数体进行替换。
而普通函数，并不是在编译的时候被替换，而是在运行的时候被替换。
这其实是一个以空间代价换取时间代价的节省，
所以内联函数一般都是10行以内的小函数。
在声明内联函数时，我们要使用inline关键字。
内联函数有两点注意：
1.不允许使用分支与循环
2.内联函数的定义必须出现在内联函数第一次调用前
优点：当函数体比较小时，内联函数效率高；
缺点：滥用内联会导致程序变慢。
3.2.2 宏
预处理器用复制宏代码的方式代替函数调用，省去了参数压栈、生成汇编语言的CALL调用、返回参数、执行return等过程，从而提高了速度。
内联函数和宏的区别：
内联函数和宏类似的一点在于，内联函数和宏都是在程序运行前，整个编译阶段，进行代码的替换。
区别在于，内联函数是通过编译器来替代的，而宏是通过预处理器来替代的。
而且，传统的宏定义可能会引起一些麻烦，
举个例子：
#define SQUARE(x) x*x
这是一个将参数平方的函数，
我们来运用一下：
int a = 5;
cout<<SQUARE(a+1);
乍一看，我们会以为是36，
但其实，宏只是一个单纯的替换，
在这里，经过预处理器的替换，SQUARE（a+1）会变成 a+1*a+1，也就是11.
并不符合我们的逻辑。
所以我们应该这样写：
#define SQUARE(x) (x) * (x)
而且，宏是没有参数类型检查的，这会产生安全问题。
但是，如果我们使用内联函数，就不会有这样的问题出现。
内联函数可以得到宏的替换效能，还可以得到常规函数的类型检查。
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