Что такое компилятор, компоновщик, загрузчик?

Я хотел глубоко узнать, что такое компилятор, компоновщик и загрузчик, и как они работают. Применительно к любому языку желательно c ++.

=====> COMPILATION PROCESS <======

                     |
                     |---->  Input is Source file(.c)
                     |
                     V
            +=================+
            |                 |
            | C Preprocessor  |
            |                 |
            +=================+
                     |
                     | ---> Pure C file ( comd:cc -E <file.name> )
                     |
                     V
            +=================+
            |                 |
            | Lexical Analyzer|
            |                 |
            +-----------------+
            |                 |
            | Syntax Analyzer |
            |                 |
            +-----------------+
            |                 |
            | Semantic Analyze|
            |                 |
            +-----------------+
            |                 |
            | Pre Optimization|
            |                 |
            +-----------------+
            |                 |
            | Code generation |
            |                 |
            +-----------------+
            |                 |
            | Post Optimize   |
            |                 |
            +=================+
                     |
                     |--->  Assembly code (comd: cc -S <file.name> )
                     |
                     V
            +=================+
            |                 |
            |   Assembler     |
            |                 |
            +=================+
                     |
                     |--->  Object file (.obj) (comd: cc -c <file.name>)
                     |
                     V
            +=================+
            |     Linker      |
            |      and        |
            |     loader      |
            +=================+
                     |
                     |--->  Executable (.Exe/a.out) (com:cc <file.name> ) 
                     |
                     V
            Executable file(a.out)

Препроцессор C: -

Предварительная обработка C - это первый шаг в компиляции. Он обрабатывает:

1. #define заявления.
2. #include заявления.
3. Условные утверждения.
4. Макросы

Назначение модуля - преобразовать исходный файл C в файл кода Pure C.

C компиляция:

В блоке шесть шагов:

1) Лексический анализатор:

Он объединяет символы в исходном файле, чтобы сформировать «ТОКЕН». Токен - это набор символов, в котором нет «пробела», «табуляции» и «новой строки». Поэтому эта единица компиляции также называется «TOKENIZER». Он также удаляет комментарии, генерирует таблицы символов и записи таблицы перемещений.

2) Синтаксический анализатор:

Этот модуль проверяет синтаксис в коде. Например:

{
    int a;
    int b;
    int c;
    int d;

    d = a + b - c *   ;
}

Приведенный выше код сгенерирует ошибку синтаксического анализа, поскольку уравнение не сбалансировано. Этот модуль проверяет это внутренне, создавая дерево синтаксического анализатора следующим образом:

                            =
                          /   \
                        d       -
                              /     \
                            +           *
                          /   \       /   \
                        a       b   c       ?

Поэтому это устройство также называется ПАРСЕР.

3) Семантический анализатор:

Этот блок проверяет смысл утверждений. Например:

{
    int i;
    int *p;

    p = i;
    -----
    -----
    -----
}

Приведенный выше код генерирует ошибку «Присвоение несовместимого типа».

4) Предварительная оптимизация:

Этот блок не зависит от процессора, т. Е. Существует два типа оптимизации.

1. Предварительная оптимизация (независимо от ЦП)
2. Постоптимизация (зависит от ЦП)

Этот модуль оптимизирует код в следующих формах:

• I) Устранение мертвого кода
• II) Удаление субкода
• III) Оптимизация цикла

I) Устранение мертвого кода:

Например:

{
    int a = 10;
    if ( a > 5 ) {
        /*
        ...
        */
    } else {
       /*
       ...
       */
    }
}

Здесь компилятор знает значение 'a' во время компиляции, поэтому он также знает, что условие if всегда истинно. Следовательно, в коде исключается часть else.

II) Удаление субкода:

Например:

{
    int a, b, c;
    int x, y;

    /*
    ...
    */

    x = a + b;
    y = a + b + c;

    /*
    ...
    */
}

можно оптимизировать следующим образом:

{
    int a, b, c;
    int x, y;

    /*
     ...
    */

    x = a + b;
    y = x + c;      // a + b is replaced by x

    /*
     ...
    */
}

III) Оптимизация цикла:

Например:

{
    int a;
    for (i = 0; i < 1000; i++ ) {

    /*
     ...
    */

    a = 10;

    /*
     ...
    */
    }
}

В приведенном выше коде, если 'a' является локальным и не используется в цикле, его можно оптимизировать следующим образом:

{
    int a;
    a = 10;
    for (i = 0; i < 1000; i++ ) {
        /*
        ...
        */
    }
}

5) Генерация кода:

Здесь компилятор генерирует ассемблерный код, чтобы наиболее часто используемые переменные сохранялись в регистрах.

6) Постоптимизация:

Здесь оптимизация зависит от ЦП. Предположим, что если в коде более одного перехода, они преобразуются в один следующим образом:

            -----
        jmp:<addr1>
<addr1> jmp:<addr2>
            -----
            -----

Элемент управления переходит непосредственно к.

Затем последняя фаза - это компоновка (которая создает исполняемый файл или библиотеку). Когда исполняемый файл запускается, загружаются необходимые библиотеки.

• Компилятор читает, анализирует и переводит код либо в объектный файл, либо в список сообщений об ошибках.
• Компоновщик объединяет один или несколько объектных файлов и, возможно, некоторый код библиотеки в какой-либо исполняемый файл, некоторую библиотеку или список сообщений об ошибках.
• Загрузчик считывает исполняемый код в память, выполняет некоторую трансляцию адресов и пытается запустить программу, что приводит к запущенной программе или сообщению об ошибке (или тому и другому).

Представление ASCII:

[Source Code] ---> Compiler ---> [Object code] --*
                                                 |
[Source Code] ---> Compiler ---> [Object code] --*--> Linker --> [Executable] ---> Loader 
                                                 |                                    |
[Source Code] ---> Compiler ---> [Object code] --*                                    |
                                                 |                                    |
                                 [Library file]--*                                    V
                                                                       [Running Executable in Memory]

Надеюсь, это поможет вам еще немного.

Сначала просмотрите эту диаграмму:

                         (img source->internet)

Вы делаете фрагмент кода и сохраняете файл (Исходный код), затем

Предварительная обработка : - Как следует из названия, это не часть компиляции. Они инструктируют компилятор выполнить необходимую предварительную обработку перед фактической компиляцией. Вы можете назвать эту фазу подстановкой текста или интерпретацией специальных директив препроцессора, обозначенных #.

Компиляция : - Компиляция - это процесс, в котором программа, написанная на одном языке, переводится на другой целевой язык. Если есть какие-то ошибки, компилятор обнаружит их и сообщит об этом.

Сборка : - Код сборки переводится в машинный код. Вы можете назвать ассемблер особым типом компилятора.

Связывание : - Если для этого фрагмента кода требуется связать какой-либо другой исходный файл, компоновщик свяжет их, чтобы сделать его исполняемым файлом.

После этого происходит много процессов. Да, как вы уже догадались, здесь роль загрузчика:

Загрузчик : - загружает исполняемый код в память; программа и стек данных создаются, регистр инициализируется.

Маленькая дополнительная информация: - http://www.geeksforgeeks.org/memory-layout-of-c-program/ , там вы можете увидеть схему памяти.

Компилятор: это программа, которая переводит программу на языке высокого уровня в программу на машинном языке. Компилятор умнее ассемблера. Он проверяет всевозможные пределы, диапазоны, ошибки и т. Д. Но время выполнения его программы больше и занимает большую часть памяти. У него низкая скорость. Потому что компилятор просматривает всю программу, а затем переводит всю программу в машинные коды. Если компилятор работает на компьютере и создает машинные коды для того же компьютера, то он называется самокомпилятором или резидентным компилятором. С другой стороны, если компилятор работает на компьютере и производит машинные коды для другого компьютера, то он известен как кросс-компилятор.

Компоновщик: в языках высокого уровня хранятся некоторые встроенные файлы заголовков или библиотеки. Эти библиотеки предопределены и содержат основные функции, которые необходимы для выполнения программы. Эти функции связаны с библиотеками программой под названием Linker. Если компоновщик не находит библиотеку функции, он сообщает компилятору, а затем компилятор выдает ошибку. Компилятор автоматически вызывает компоновщик на последнем этапе компиляции программы. Не встроенные в библиотеки, он также связывает пользовательские функции с пользовательскими библиотеками. Обычно более длинная программа делится на более мелкие подпрограммы, называемые модулями. И эти модули должны быть объединены для выполнения программы. Процесс объединения модулей выполняется компоновщиком.

Загрузчик: Загрузчик - это программа, которая загружает машинные коды программы в системную память. В вычислительной технике загрузчик - это часть операционной системы, которая отвечает за загрузку программ. Это один из важнейших этапов в процессе запуска программы. Потому что он помещает программы в память и подготавливает их к выполнению. Загрузка программы включает чтение содержимого исполняемого файла в память. По завершении загрузки операционная система запускает программу, передав управление загруженному программному коду. Все операционные системы, поддерживающие загрузку программ, имеют загрузчики. Во многих операционных системах загрузчик постоянно находится в памяти.

В Википедии должен быть хороший ответ, вот мои мысли:

• Компилятор: читает источник something.c, записывает объект something.o.
• Компоновщик: объединяет несколько файлов * .o в исполняемую программу.
• Загрузчик: код, который загружает исполняемый файл в память и запускает его.

*

объяснено применительно к системам на основе linux / unix, хотя это базовая концепция для всех других вычислительных систем.

*

Компоновщики и загрузчики из LinuxJournal ясно объясняют эту концепцию. Это также объясняет, как появилось классическое название a.out. (вывод на ассемблере)

Краткое изложение,

c program --> [compiler] --> objectFile --> [linker] --> executable file (say, a.out)

у нас есть исполняемый файл, теперь отдайте этот файл своему другу или клиенту, который нуждается в этом программном обеспечении :)

когда они запускают это программное обеспечение, скажем, введя его в командной строке ./a.out

execute in command line ./a.out --> [Loader] --> [execve] --> program is loaded in memory

Как только программа загружена в память, управление передается этой программе, заставляя ПК (счетчик программ) указывать на первую инструкцию a.out

Компилятор:

Он будет читать исходный файл, который может иметь тип .c, .cpp и т. Д., И переводить его в файл .o, называемый объектным файлом.

Компоновщик:

Он объединяет несколько файлов .o, которые могут быть созданы для нескольких исходных файлов, в исполняемый файл (формат ELF в GCC). Есть два типа связывания:

• статическое связывание
• динамическое связывание

Загрузчик:

Программа, загружающая исполняемый файл в основную память машины.

Для более подробного изучения этих трех этапов выполнения программы в Linux, пожалуйста, прочтите это .

компилятор изменений проверяет исходный код на наличие ошибок и превращает его в объектный код. это код, который запускает операционная система.

Часто вы не пишете всю программу в одном файле, поэтому компоновщик связывает все ваши файлы объектного кода.

ваша программа не будет выполняться, если она не находится в основной памяти

• Компилятор : который преобразует понятный для человека формат в понятный для машины формат
• Компоновщик : конвертирует машинно-понятный формат в понятный для операционной системы формат.
• Загрузчик : это объект, который фактически загружает и запускает программу в ОЗУ.

Компоновщик и интерпретатор - взаимоисключающие интерпретаторы, которые построчно получают код и выполняют построчно.

• Компилятор: языковой переводчик, который преобразует всю программу в машинный язык, чтобы создать программу, которую компьютер может полностью обработать.
• Компоновщик: служебная программа, которая берет один или несколько скомпилированных объектных файлов и объединяет их в исполняемый файл или другой объектный файл.
• Загрузчик: загружает исполняемый код в память, создает программу и стек данных, инициализирует регистры и запускает выполнение кода.

Компилятор Преобразует исходный код в объектный код.

Компоновщик Он объединяет несколько объектных файлов в один исполняемый файл программы.

Загрузчик Загружает исполняемый файл в основную память.

Компилятор - это специальная программа, которая обрабатывает операторы, написанные на определенном языке программирования, и превращает их в машинный язык или «код», который использует процессор компьютера.

Компилятор переводит строки кода с языка программирования на машинный язык.

Компоновщик создает связь между двумя программами.

Загрузчик загружает программу в память в основной базе данных, программе и т. Д.

Компилятор: это системное программное обеспечение, которое исправляет ошибки программ, объектного файла, сообщений и т. Д.

Компоновщик: это системное программное обеспечение, которое объединяет один или несколько объектных файлов и, возможно, некоторый библиотечный код либо в некоторую существующую библиотеку, либо в список ошибок.

Загрузчик: программа, которая загружает исполняемый файл в основную память машины.