C++ 编译/链接过程是如何工作的？

编译和链接过程是如何工作的

（注意：这是一个条目。如果您想对在此表单中提供常见问题解答的想法提出批评，则可以在此处进行评论。该问题的答案将在中进行监控，其中常见问题解答的想法是从中开始的，因此您的答案很可能会被提出此想法的人阅读。）

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C++程序的编译涉及三个步骤：

预处理：预处理器采用C++源代码文件，处理<代码> >包含 s，<代码>定义< /code > s和其他预处理器指令。这个步骤的输出是一个没有预处理器指令的“纯”C++文件。

编译：编译器获取预处理器的输出并从中生成一个对象文件

链接：链接器获取编译器生成的对象文件，并生成库或可执行文件

预处理 预处理器处理预处理器指令，如

#include

和

#define

。C++的语法不可知，这就是为什么必须谨慎使用的原因。

一次使用一个C++源文件，用文件（通常只是声明）的内容替换<代码>包含< <代码>指令，进行宏替换（<代码>定义> <代码>），根据<代码> >选择< >代码>不同的文本部分，

\ifdef

和

\ifndef

指令

预处理器处理预处理令牌流。宏替换被定义为用其他令牌替换令牌（操作符

####

可以在有意义时合并两个令牌）

在所有这些之后，预处理器生成一个输出，该输出是由上述转换产生的令牌流。它还添加了一些特殊的标记，告诉编译器每一行来自何处，以便编译器可以使用这些标记生成合理的错误消息

在此阶段，通过巧妙地使用

#if

和

#error

指令，可能会产生一些错误

汇编 编译步骤在预处理器的每个输出上执行。编译器解析纯C++源代码（现在没有任何预处理器指令），并将其转换成汇编代码。然后调用底层后端（工具链中的汇编程序），将代码汇编成机器代码，生成某种格式的实际二进制文件（ELF、COFF、a.out等）。此目标文件包含输入中定义的符号的编译代码（二进制形式）。对象文件中的符号按名称引用

对象文件可以引用未定义的符号。当您使用声明而不为其提供定义时，就是这种情况。编译器并不介意这一点，只要源代码格式正确，编译器就会很乐意生成目标文件

编译器通常允许您在此时停止编译。这是非常有用的，因为使用它可以分别编译每个源代码文件。这样做的好处是，如果只更改一个文件，则无需重新编译所有内容

生成的对象文件可以放在称为静态库的特殊归档中，以便以后更容易重用

在这个阶段，报告“常规”编译器错误，如语法错误或失败的重载解析错误

连接 链接器从编译器生成的对象文件生成最终编译输出。此输出可以是共享（或动态）库（虽然名称类似，但它们与前面提到的静态库没有太多共同之处）或可执行文件

它通过用正确的地址替换对未定义符号的引用来链接所有对象文件。这些符号中的每一个都可以在其他对象文件或库中定义。如果它们是在标准库以外的库中定义的，则需要告诉链接器有关它们的信息

在此阶段，最常见的错误是缺少定义或重复定义。前者意味着要么定义不存在（即未写入），要么它们所在的对象文件或库未提供给链接器。后者很明显：相同的符号定义在两个不同的对象文件或库中。

在标准正面：

• 翻译单元是源文件、包含的标题和源文件的组合，减去条件包含预处理器指令跳过的任何源行

• 该标准定义了翻译的9个阶段。前四个对应预处理，后三个是编译，下一个是模板实例化（生成实例化单元），最后一个是链接

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实际上，第八阶段（模板实例化）通常在编译过程中完成，但有些编译器将其延迟到链接阶段，有些编译器将其分为两个阶段。

此主题在CProgramming.com上讨论：

以下是作者所写的：

编译与创建可执行文件并不完全相同！ 相反，创建可执行文件是一个分为以下几个部分的多阶段过程 两个部分：编译和链接。实际上，即使是一个程序 “编译得很好”由于过程中出现错误，它实际上可能无法工作 连接阶段。从源代码文件开始的整个过程 对于可执行文件，最好将其称为构建

汇编 编译是指处理源代码文件（.c、.cc或 .cpp）和创建“对象”文件。此步骤不会创建 用户可以实际运行的任何内容。相反，编译器只是 生成与 编译的源代码文件。例如，如果您编译（但是 不要链接）三个s

cpp hello.c > hello.i

gcc -S hello.i

as -o hello.o hello.s

ld -o hello hello.o ...libraries...