Static Linking

编译和链接

---

编译

• 编译：扫描 -> 语法分析 -> 语义分析 -> 源代码优化 -> 代码生成 -> 目标代码优化

• 下图为从源代码Source Code到最终目标代码Final Target Code的过程

    flowchart TD
      A(Source Code) --> |Scanner| B(Tokens)
      B --> |Parser| C(Syntax Tree)
      C --> |Semantic Analyzer| D(Commented Syntax Tree)
      D --> |Source Code Optimizer| E(Intermediate Representation)
      E --> |Code Generator| F(Target Code)
      F --> |Code Optimizer| G(Final Target Code)

词法分析

Lexical Analysis

• 扫描器scanner
• 有限状态机FSM (Finite State Machine)算法：将源代码的字符分割成一系列的记号Token
• lex：按照用户描述好的词法规则将输入的字符串分割成一个个记号

语法分析

Syntax Analysis

• 语法分析器Grammar Parser
• 语法树Syntax Tree
• 上下文无关语法Context-free Grammar
• yacc：Yet Another Compiler Compiler，根据用户给定的语法规则对输入记号序列进行解析，从而构建出一颗语法树

语义分析

Semantic Analysis

• 语义分析器Semantic Analyzer
• 编译器能分析的是静态语义Static Semantic：静态语义通常包括声明和类型的匹配，类型的转换

中间语言生成

• 源码级优化器Source Code Optimizer

• 中间代码Intermediate Code

  使得编译器分为前端和后端，前端负责产生机器无关的中间代码，后端负责将中间代码转换为目标机器代码，通常同一个前端可以通过组合不同的后端适配不同的平台

  • 三地址码Three-address Code

    x = y op z

  • P-代码P-Code

• 编译器后端

  • 代码生成器Code Generator

  • 目标代码生成器Target Code Optimizer

链接器

• 符号Symbol：表示一个地址，可能是一段子程序（函数）的地址，也可能是一个变量的起始地址
• 模块间通信方式：符号引用
• 链接Linking：
  • 地址和空间分配Address and Storage Allocation
  • 符号决议Symbol Resolution（or Symbol Binding, Name Binding, Name Resolution, Address Binding, Instruction Binding）
  • 重定位Relocation
• 运行时库Runtime Library：支持程序运行的基本函数的集合
• 重定位入口Relocation Entry

目标文件

---

格式

• COFF：Common file format –> .obj (windows) & .o (Linux)
• 动态链接库 (Dynamic Linking Library)：.dll (windows) & .so (Linux)
• 静态链接库 (Static Linking Library)：.lib(windows) & .a(linux)