C语言编译过程
C语言编译过程
C语言从源代码变成可执行文件，大体上分为四个步骤，分别是：
1.预处理(Preprocessing)
2.编译(Compilation)
3.汇编(Assemble)
4.链接(Linking)
其中各个步骤的编译命令为：
1、预处理：对源文件进行预处理，包括头文件包含，宏定义替换，空格去除，语法分析等等
gcc是C语言的编译器，-E是让编译器在预处理之后就退出，不进行后续编译过程；-I指定头文件目录，这里指定的是我们自定义的头文件目录；-o指定输出文件名。这里将test.c文件预处理为test.i文件。2、编译：将C语言代码转换为汇编代码，包括语义分析，内联扩展，死代码删除，循环展开，寄存器分配等等
-S让编译器在编译之后停止，不进行后续过程，这里将test.c编译为test.s3、汇编：将汇编代码转成机器码，机器码为二进制文件
这个会为每一个源文件产生目标文件
4、链接：将二进制文件链接成为可执行文件
在嵌入式系统中，链接产生的文件为
ELF文件或者DWARF文件，再通过工具将它转换成hex或bin文件
内存分配
例如：
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int iVar1; //未初始化的数据存放在.bss或ZI区
int iVar2 = 10; //初始化的数据存放在.data或RW区
const double dVar1 = 1.0; //传统的编译器放在.data区
//许多现代 C 工具链支持单独的.const/.rodata部分，专门用于常量值。该部分可以与.data部分分开放置（在 ROM 中）。
void aFunc(int p) //代码存放在.text或.code区
{
// Function def'n
}
int main(void)
{
double loc; //临时变量放入.stack区，部分单片机会放入临时寄存器中
int *p = malloc(sizeof(int)); //内存分配放入.heap区
free(p);
}
数据初始化
在嵌入式系统上，任何初始化数据都必须存储在非易失性存储器（闪存/ROM）中。启动时，必须将任何非常量数据复制到 RAM。将代码等只读部分复制到 RAM 以加快执行速度也很常见（本例中未显示）。 为了实现这一点，链接器必须创建额外的部分以实现从 ROM 到 RAM 的复制。每个要通过复制初始化的部分都分为两部分，一个用于 ROM 部分（初始化部分），一个用于 RAM 部分（运行时位置）。链接器生成的初始化部分通常称为影子数据部分——在我们的示例中为 .sdata（尽管它可能有其他名称）。
如果不使用手动初始化，链接器也会安排启动代码来执行初始化。
.bss 部分也位于 RAM 中，但在 ROM 中没有影子副本。卷影副本是不必要的，因为 .bss 部分只包含零。该部分可以作为启动代码的一部分通过算法进行初始化。
单片机内分配
.cstartup——系统引导代码——明确位于闪存的开头。.text和.rodata位于 Flash 中，因为它们需要持久化.stack和.heap位于 RAM 中。- 在这种情况下，
.bss位于 RAM 中，但此时（可能）是空的。它将在启动时初始化为零。 - .data 部分位于 RAM（用于运行时），但其初始化部分
.sdata位于 ROM 中。
链接器将执行检查以确保您的代码和数据部分适合指定的内存区域。
定位过程的输出是一个独立于平台的格式的加载文件，通常是 .ELF 或 .DWARF（尽管还有许多其他格式）
调试器在执行源代码调试时也使用 ELF 文件。
局部变量以及内存分配
当声明一个自动对象（即局部变量）时，编译器负责管理该对象的生命周期（该对象的内存可用多长时间）。如果可以的话，现代编译器会尝试为对象使用寄存器，但有一些原因可能无法使用寄存器——例如，如果对象太大而无法放入寄存器；或者如果你想获取该对象的地址。在这种情况下，编译器必须使用 RAM 来存储对象。为这些对象指定的部分是 .stack。然而，编译器直接对 .stack 部分一无所知——它通过一个特殊的寄存器访问所有自动对象：堆栈指针 (SP)。
由于编译器对 .stack 部分一无所知，因此无法知道要为其分配多少内存。这就是为什么您，程序员，必须在链接器控制文件中指定 .stack 部分的大小。一些编译器可以协助进行这种大小计算，但它仍然只是一个估计。为嵌入式系统正确分配 .stack 部分是嵌入式系统设计的“魔法”之一！弄错可能会导致一些可怕的调试问题。
.heap 部分保留供 malloc 使用。当您调用 malloc（显然是 free）时，对象（称为“动态对象”）是从 .heap 部分分配的。编译器对这些对象的生命周期一无所知——它只看到函数调用；它不知道他们在做什么！动态对象的生命周期必须在程序员的控制之下。由于动态对象的生命周期可以跨越多个范围（例如，在一个函数中创建，在另一个函数中销毁），因此由程序员来跟踪这一点。有证据表明程序员在这项工作中表现不佳。
请注意，malloc 实际上确实知道 .heap 部分的大小；并跟踪已消耗的数量。如果您尝试分配超出 .heap 部分中可用的内容，malloc 将在运行时通过返回 NULL 指针来通知您。
因此，也许您这样写可能更准确： .stack 部分由编译器消耗（自动对象）；.heap 由程序员（动态对象）使用。但是这两个部分都必须由程序员分配。
参考：