C++中的编译与链接

C++中的编译与链接是将源代码转换为可执行文件的过程。它分为三个阶段：预处理、编译和链接。

预处理

预处理是C++编译过程的第一个阶段，该阶段将源文件中的预处理指令处理为有效的C++代码。

预处理器在编译之前会检查源文件并执行以下操作：

• 处理所有以 "#" 开头的预处理指令。
• 删除所有注释（// 和 / /）。
• 将所有 #include 指令替换为相应头文件的实际内容。

在C++中，预处理指令以 # 开头，例如 #define、#include 和 #ifdef 等。

例如，以下代码是一个简单的预处理指令示例：

#include <iostream>
#define PI 3.14159

这个程序包含一个包含指令和一个定义指令。预处理器将这些指令替换为实际的代码，例如：

#include <iostream>
// 此处省略 iostream 头文件代码...
#define PI 3.14159

编译

编译是C++编译过程的第二个阶段，该阶段将源代码转换为机器代码。

编译器是处理编译阶段的程序。编译器将源代码翻译成汇编语言，之后再翻译成机器代码。编译器会执行以下步骤：

• 语法分析：编译器检查源代码是否符合语法规则。
• 语义分析：编译器检查是否存在语义错误（例如未定义变量）。
• 代码生成：编译器将源代码转换为机器代码。

以下是一个简单的C++程序，它使用一个函数计算两个数的和：

#include <iostream>

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main()
{
    int result = add(2, 3);
    std::cout << "The sum is " << result << std::endl;
    return 0;
}

编译器将上述程序转换为机器代码，以便计算机理解。

链接

链接是C++编译过程的最后一个阶段。该阶段将另外的编译单位组合成一个可执行程序。

在C++中，通常有许多不同的文件，这些文件可能包含多个函数。当编译器编译这些文件时，每个文件都生成一个目标文件。链接器将这些目标文件组合成一个单独的可执行文件。

以下是一个示例：

• 建立 add.cpp 和 main.cpp 两个文件，分别包含 add() 函数和 main() 函数。
• 对每个文件执行编译操作，生成两个目标文件 add.o 和 main.o。
• 链接器将 add.o 和 main.o 目标文件组合成一个可执行文件 a.out。

add.cpp:

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

main.cpp:

#include <iostream>

int add(int a, int b);

int main()
{
    int result = add(2, 3);
    std::cout << "The sum is " << result << std::endl;
    return 0;
}

在命令行中编译和链接文件：

$ g++ -c add.cpp
$ g++ -c main.cpp
$ g++ add.o main.o -o a.out

a.out 文件就是我们最终的可执行文件。在终端中执行可执行文件：

$ ./a.out
The sum is 5

C++编译和链接过程可以分为三个阶段：预处理、编译和链接。预处理器将源文件中的预处理指令处理为有效的C++代码；编译器将源代码转换为机器代码；链接器将多个编译单元组合成一个可执行文件。