計(jì)算機(jī)是如何“讀懂”我們所編寫(xiě)的代碼的 編譯語(yǔ)言的發(fā)展史

第一開(kāi)始，我們的計(jì)算機(jī)只能識(shí)別010101這樣的二進(jìn)制指令，而我們?yōu)榱俗層?jì)算機(jī)去計(jì)算我們所需要的結(jié)果。就需要去記憶一個(gè)又一個(gè)的二進(jìn)制指令，這樣既繁瑣又容易出錯(cuò)。后來(lái)人們想了一種方法，用簡(jiǎn)單的十進(jìn)制數(shù)字與字母的組合去對(duì)應(yīng)機(jī)器能夠讀懂的一個(gè)個(gè)二進(jìn)制指令，就這樣發(fā)明了匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言相比于機(jī)器語(yǔ)言，操作更簡(jiǎn)單，記憶更便捷。但這樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。之后人們又發(fā)明了高級(jí)語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言是一種相比于匯編語(yǔ)言邏輯更清晰，更易讀的語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言又與匯編語(yǔ)言有相似點(diǎn)。我們需要先通過(guò)類(lèi)似對(duì)照表的東西，將高級(jí)語(yǔ)言翻譯成匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言再翻譯成機(jī)器語(yǔ)言。這個(gè)時(shí)候機(jī)器就可以去讀懂高級(jí)語(yǔ)言了。
我們將高級(jí)語(yǔ)言翻譯成匯編語(yǔ)言的過(guò)程叫做編譯。
將匯編語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的過(guò)程叫做匯編。
計(jì)算機(jī)去允許它能讀懂機(jī)器語(yǔ)言，就能生成所對(duì)應(yīng)的結(jié)果了。

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C++從代碼到可執(zhí)行的二進(jìn)制文件一般要進(jìn)過(guò)以下4個(gè)流程，分別是預(yù)處理，編譯，匯編，鏈接。

我們?cè)谟浭卤净蛘遡de里面編寫(xiě)的一行一行的c++代碼，我們稱之為源代碼。計(jì)算機(jī)肯定是讀不懂我們所寫(xiě)的源代碼的，計(jì)算機(jī)只能讀懂機(jī)器代碼也就是二進(jìn)制指令。所以由我們寫(xiě)的c++代碼需要經(jīng)過(guò)一系列的處理才能轉(zhuǎn)換成機(jī)器語(yǔ)言。
這其中這一些列的處理都是由一個(gè)叫做GCC（GNU Compiler Collection，GNU編譯器套件）編譯器套件去完成的。這里我們就不再去介紹GCC編譯套件是一個(gè)什么東西啦，我們主要的目的是去通過(guò)GCC這個(gè)工具去看看我們的源代碼是怎么一步步的變成計(jì)算機(jī)能讀懂的機(jī)器代碼。我們的這一步操作叫做源代碼的預(yù)處理。

通常的預(yù)處理操作有：
(1) 將所有的#define刪除，并且展開(kāi)所有的宏定義
（2） 處理所有的條件預(yù)編譯指令，如#if、#ifdef
（3） 處理#include預(yù)編譯指令，將被包含的文件插入到該預(yù)編譯指令的位置。
（4） 過(guò)濾所有的注釋
（5） 添加行號(hào)和文件名標(biāo)識(shí)。

這里我們可以自己在記事本或者ide里寫(xiě)一個(gè)文件。然后我們?cè)谥悄躨de，Linux的命令行，或者unix的終端中輸入g++ -E 目標(biāo)文件名稱 -o 生成文件名稱。就可以去具體的查看預(yù)處理操作到底對(duì)你的代碼做了怎么樣的處理。

nowcoder@nowcoder:~/Linux/lession02$ g++ -E test.c -o text.i
nowcoder@nowcoder:~/Linux/lession02$ ls
test.c  text.i
//這里這個(gè)text.i就是我們通過(guò)GCC這個(gè)編譯器生成的預(yù)處理后的代碼。

代碼進(jìn)行過(guò)預(yù)處理后緊接著需要執(zhí)行編譯操作。編譯操作會(huì)將預(yù)處理后的源代碼變?yōu)閰R編代碼。
使用命令 g++ -S 預(yù)處理文件名稱 -o 生成目標(biāo)文件名稱 就可以得到一個(gè)含有匯編代碼的文件，我們同樣也可以點(diǎn)擊進(jìn)文件去查看我們的匯編代碼，不過(guò)沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)匯編的同學(xué)可能看不太懂其中寫(xiě)的是什么，但是有一些英語(yǔ)單詞是我們一眼就能看出是什么意思的。也可以去猜猜表達(dá)的是什么。

nowcoder@nowcoder:~/Linux/lession02$ g++ -S test.i -o test.s
nowcoder@nowcoder:~/Linux/lession02$ ls
test.cpp  test.i  test.s
//test.s文件里面裝著的就是我們預(yù)處理后匯編生成的匯編代碼。

這個(gè)時(shí)候我們的匯編代碼還沒(méi)有通過(guò)編譯器生成機(jī)器可以讀懂的機(jī)器代碼，所以要執(zhí)行匯編操作，使匯編代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼。輸入命令g++ -c 匯編文件名稱 -o 生成文件名稱 去將匯編代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器能讀懂的二進(jìn)制指令。

nowcoder@nowcoder:~/Linux/lession02$ g++ -c test.s -o text.o
nowcoder@nowcoder:~/Linux/lession02$ ls
test.cpp  test.i  test.s  text.o
//其中這個(gè)text.o就是我們生成的二進(jìn)制文件，這個(gè)文件在我的vscode上打不開(kāi)，
//因?yàn)槲覜](méi)有安裝相應(yīng)的配置文件，不過(guò)沒(méi)關(guān)系，打開(kāi)了也看不懂，因?yàn)槲覀儧](méi)有學(xué)
//習(xí)過(guò)機(jī)器語(yǔ)言。

最后我們要進(jìn)行鏈接操作，將目標(biāo)代碼（機(jī)器代碼）和其他啟動(dòng)代碼、庫(kù)代碼，和其他目標(biāo)代碼（這些都是不同文件的機(jī)器代碼）進(jìn)行鏈接，就可以生成一個(gè)可執(zhí)行的二進(jìn)制文件（程序）了。

nowcoder@nowcoder:~/Linux/lession02$ g++ text.o -o test.out
nowcoder@nowcoder:~/Linux/lession02$ ls
test.cpp  test.i  test.out  test.s  text.o
nowcoder@nowcoder:~/Linux/lession02$ ./test.out
13
//其中這個(gè)test.out就是我們最終生成的可執(zhí)行文件了。

至此，我們就講解完成了如何將一行行c++代碼如何逐步從一行行代碼轉(zhuǎn)變成為一個(gè)可執(zhí)行程序的全過(guò)程。

附錄，一些常用的GCC指令。

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網(wǎng)站欄目：如何讓計(jì)算機(jī)去理解我們寫(xiě)的c++代碼-創(chuàng)新互聯(lián)
網(wǎng)頁(yè)鏈接：http://chinadenli.net/article38/cehcpp.html

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