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  • .NET程序编译原理

    千次阅读 2010-04-01 18:58:00

    .NET平台中代码的物理单元是可移植可执行程序(Protable Executable,简称PE)格式,编译程序和库时,和平常一样生成EXEDLL文件,但在.NET框架下,任何可执行程序项目都链接公共语言运行库,并由它代理编译和执行。

    .NET中程序编译的最主要部分是汇编(assembly),汇编包括一个manifest,它是一组元数据,标识汇编向其他应用程序提供的文件和类型,manifest还可以包含强名称(strong name)、组合汇编名、版本信息和可选文化信息。在使用强名称的汇编中,元数据包含一个公用密钥签名,公共语言运行库用其验证汇编自编译之后是否发生改变。

    汇编还可以包括数字签名,例如用验证码(Authenticode certificate)验证代码源,以解决在公共语言运行库保证汇编签名的真实性。

    汇编分为专用汇编和共享汇编。专用汇编只在安装这个汇编的应用程序中使用,而共享汇编则安装在全局汇编缓冲区(Global Assembly Cache,简称GAC)中,全局汇编缓冲区用汇编的引用计数和版本信息管理库,包括框架的基类库(BCLBase Class Library),并通过公共语言运行库避免因库的版本冲突而形成DLL Hell的情形。

    选择专用汇编和共享汇编是一个重要决策。将汇编安装到全局缓冲区后,就可以在多个应用程序中使用汇编的一个拷贝,但是,还需要用Windows Installer之类的安装程序将应用程序安装到计算机上。如果使用专用汇编,则得到Microsoft所谓的“XCOPY部署”,这样用户可以将应用程序复制到目标计算机上,方便地进行安装。

                                                                                            ——摘自《C#编程词典》

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  • 这是一个关于编译原理的一个词法分析程序,有需要的朋友可以下下来看看。
  • 单片机程序编译原理

    千次阅读 2010-10-28 11:43:00
    单片机程序编译原理::编译程序读取源程序(字符流),对之进行词法和语法的分析,将高级语言指令转换为功能等效的汇编代码,再由汇编程序转换为机器语言,并且按照操作系统对可执行文件格式的要求链接生成可执行...

    【程序】编译原理

    编译的概念:编译程序读取源程序(字符流),对之进行词法和语法的分析,将高级语言指令转换为功能等效的汇编代码,再由汇编程序转换为机器语言,并且按照操作系统对可执行文件格式的要求链接生成可执行程序。

        编译的完整过程:C源程序-->预编译处理(.c)-->编译、优化程序(.s、.asm)-->汇编程序(.obj、.o、.a、.ko)-->链接程序(.exe、.elf、.axf等)

     

     

    1. 编译预处理

     

     

        读取c源程序,对其中的伪指令(以#开头的指令)和特殊符号进行处理

    伪指令主要包括以下四个方面:

    (1)宏定义指令,如#define Name TokenString,#undef等。

    对于前一个伪指令,预编译所要做的是将程序中的所有Name用TokenString替换,但作为字符串常量的 Name则不被替换。对于后者,则将取消对某个宏的定义,使以后该串的出现不再被替换。

    (2)条件编译指令,如#ifdef,#ifndef,#else,#elif,#endif等。

    这些伪指令的引入使得程序员可以通过定义不同的宏来决定编译程序对哪些代码进行处理。预编译程序将根据有关的文件,将那些不必要的代码过滤掉

    (3) 头文件包含指令,如#include "FileName"或者#include <FileName>等。

    在头文件中一般用伪指令#define定义了大量的宏(最常见的是字符常量),同时包含有各种外部符号的声明。

        采用头文件的目的主要是为了使某些定义可以供多个不同的C源程序使用。因为在需要用到这些定义的C源程序中,只需加上一条#include语句即可,而不必再在此文件中将这些定义重复一遍。预编译程序将把头文件中的定义统统都加入到它所产生的输出文件中,以供编译程序对之进行处理。

        包含到c源程序中的头文件可以是系统提供的,这些头文件一般被放在/usr/include目录下。在程序中#include它们要使用尖括号(< >)。另外开发人员也可以定义自己的头文件,这些文件一般与c源程序放在同一目录下,此时在#include中要用双引号("")。

    (4)特殊符号,预编译程序可以识别一些特殊的符号。

    例如在源程序中出现的LINE标识将被解释为当前行号(十进制数),FILE则被解释为当前被编译的C源程序的名称。预编译程序对于在源程序中出现的这些串将用合适的值进行替换。

       预编译程序所完成的基本上是对源程序的“替代”工作。经过此种替代,生成一个没有宏定义、没有条件编译指令、没有特殊符号的输出文件。这个文件的含义同没有经过预处理的源文件是相同的,但内容有所不同。下一步,此输出文件将作为编译程序的输出而被翻译成为机器指令。

     

     

    2. 编译、优化阶段

     

     

        经过预编译得到的输出文件中,只有常量;如数字、字符串、变量的定义,以及C语言的关键字,如main,if,else,for,while,{,}, +,-,*,/等等。

        编译程序所要作得工作就是通过词法分析和语法分析,在确认所有的指令都符合语法规则之后,将其翻译成等价的中间代码表示或汇编代码。

        优化处理是编译系统中一项比较艰深的技术。它涉及到的问题不仅同编译技术本身有关,而且同机器的硬件环境也有很大的关系。优化一部分是对中间代码的优化。这种优化不依赖于具体的计算机。另一种优化则主要针对目标代码的生成而进行的。

        对于前一种优化,主要的工作是删除公共表达式、循环优化(代码外提、强度削弱、变换循环控制条件、已知量的合并等)、复写传播,以及无用赋值的删除,等等。

    后一种类型的优化同机器的硬件结构密切相关,最主要的是考虑是如何充分利用机器的各个硬件寄存器存放的有关变量的值,以减少对于内存的访问次数。另外,如何根据机器硬件执行指令的特点(如流水线、RISC、CISC、VLIW等)而对指令进行一些调整使目标代码比较短,执行的效率比较高,也是一个重要的研究课题。

        经过优化得到的汇编代码必须经过汇编程序的汇编转换成相应的机器指令,方可能被机器执行。

     

     

    3. 汇编过程

     

     

        汇编过程实际上指把汇编语言代码翻译成目标机器指令的过程。对于被翻译系统处理的每一个C语言源程序,都将最终经过这一处理而得到相应的目标文件。目标文件中所存放的也就是与源程序等效的目标的机器语言代码。

    目标文件由段组成。通常一个目标文件中至少有两个段:

        代码段:该段中所包含的主要是程序的指令。该段一般是可读和可执行的,但一般却不可写。

        数据段:主要存放程序中要用到的各种全局变量或静态的数据。一般数据段都是可读,可写,可执行的。

    UNIX环境下主要有三种类型的目标文件:

    (1)可重定位文件

    其中包含有适合于其它目标文件链接来创建一个可执行的或者共享的目标文件的代码和数据。

    (2)共享的目标文件

       这种文件存放了适合于在两种上下文里链接的代码和数据。

       第一种是链接程序可把它与其它可重定位文件及共享的目标文件一起处理来创建另一个 目标文件;

    第二种是动态链接程序将它与另一个可执行文件及其它的共享目标文件结合到一起,创建一个进程映象。

    (3)可执行文件

        它包含了一个可以被操作系统创建一个进程来执行之的文件。

    汇编程序生成的实际上是第一种类型的目标文件。对于后两种还需要其他的一些处理方能得到,这个就是链接程序的工作了。

     

     

    4. 链接程序

     

     

        由汇编程序生成的目标文件并不能立即就被执行,其中可能还有许多没有解决

    的问题。

        例如,某个源文件中的函数可能引用了另一个源文件中定义的某个符号(如变量或者函数调用等);在程序中可能调用了某个库文件中的函数,等等。所有的这些问题,都需要经链接程序的处理方能得以解决。

        链接程序的主要工作就是将有关的目标文件彼此相连接,也即将在一个文件中引用的符号同该符号在另外一个文件中的定义连接起来,使得所有的这些目标文件成为一个能够诶操作系统装入执行的统一整体。

        根据开发人员指定的同库函数的链接方式的不同,链接处理可分为两种:

    (1)静态链接

        在这种链接方式下,函数的代码将从其所在地静态链接库中被拷贝到最终的可执行程序中。这样该程序在被执行时这些代码将被装入到该进程的虚拟地址空间中。静态链接库实际上是一个目标文件的集合,其中的每个文件含有库中的一个或者一组相关函数的代码。

    (2) 动态链接

        在此种方式下,函数的代码被放到称作是动态链接库或共享对象的某个目标文件中。链接程序此时所作的只是在最终的可执行程序中记录下共享对象的名字以及其它少量的登记信息。在此可执行文件被执行时,动态链接库的全部内容将被映射到运行时相应进程的虚地址空间。动态链接程序将根据可执行程序中记录的信息找到相应的函数代码。

        对于可执行文件中的函数调用,可分别采用动态链接或静态链接的方法。使用动态链接能够使最终的可执行文件比较短小,并且当共享对象被多个进程使用时能节约一些内存,因为在内存中只需要保存一份此共享对象的代码。但并不是使用动态链接就一定比使用静态链接要优越。在某些情况下动态链接可能带来一些性能上损害。

     

     

    总结:

        C语言编译的整个过程是非常复杂的,里面涉及到的编译器知识、硬件知识、工具链知识都是非常多的,深入了解整个编译过程对工程师理解应用程序的编写是有很大帮助的,希望大家可以多了解一些,在遇到问题时多思考、多实践。

        一般情况下,我们只需要知道分成编译和连接两个阶段,编译阶段将源程序(*.c)转换成为目标代码(,一般是obj文件,至于具体过程就是上面说的那些阶段),连接阶段是把源程序转换成的目标代码(obj文件)与你程序里面调用的库函数对应的代码连接起来形成对应的可执行文件(exe文件)就可以了,其他的都需要在实践中多多体会才能有更深的理解。

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  • 程序编译原理小析

    2017-09-11 16:08:33
    编译过程的最终产品是可执行程序——由一组机器语言指令组成。运行程序时,操作系统将这些指令载入到计算机内存中,因此每条指令都有特定的内存地址。计算机随后将逐步执行这些指令。有时(如有循环或分支语句时),...

    编译过程的最终产品是可执行程序——由一组机器语言指令组成。
    运行程序时,操作系统将这些指令载入到计算机内存中,因此每条指令都有特定的内存地址。计算机随后将逐步执行这些指令。有时(如有循环或分支语句时),将跳过一些指令,向前或向后跳到特定地址。常规函数调用也使程序跳到另一个地址(函数的地址),并在函数结束时返回。
    执行到函数调用指令时,程序将在函数调用后立即存储该指令的内存地址,并将函数参数复制到堆栈(为此保留的内存块),跳到标记函数起点的内存单元,执行函数代码(也许还需将返回值放入到寄存器中),然后跳回到地址被保存的指令处。来回跳跃并记录跳跃位置意味着以前使用函数时,需要一定的开销。

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  • Android程序编译原理之浅析

    万次阅读 2012-06-22 10:42:04
    Android build/core下的编译脚本里会用到变量NDK_ROOT和NDK_PROJECT_PATH。但是这两个变量你都不是必须显式地设置对应环境变量。因为如果没有定义NDK_ROOT,脚本里拿字符串"build/core"去匹配当前脚本的全路径,截取...

    Android build/core下的编译脚本里会用到变量NDK_ROOT和NDK_PROJECT_PATH。但是这两个变量你都不是必须显式地设置对应环境变量。因为如果没有定义NDK_ROOT,脚本里拿字符串"build/core"去匹配当前脚本的全路径,截取该字符串前面的部分即是NDK_ROOT了。如果定义了NDK_PROJECT_PATH,则脚本会在该路径下去找jni目录下的 application.mk 和 android.mk;如果没有定义NDK_PROJECT_PATH,则脚本会查找"jni/Android.mk"来匹配得到NDK_PROJECT_PATH,然后在NDK_PROJECT_PATH目录下找到application.mk 和 android.mk。如果application.mk中的APP_BUILD_SCRIPT没有指定Android.mk的路径,则在application.mk当前所在的目录下找Android.mk;否则的话,就直接根据APP_BUILD_SCRIPT来找Android.mk。

    Android下面编译程序,除了Android.mk之外, Application.mk也是必须要的。 通过查看buid/core/build-local.mk可知道,如果你没有写Application.mk,它会默认地使用build/core/default-application.mk,然后根据其中的APP_BUILD_SCRIPT调用Android.mk去编译.所以,如果刚好你不需要在Application.mk中去指定cpu的架构等信息,没有写Application.mk你也能正确编译。

    Application.mk 中的APP_BUILD_SCRIPT是个可选的变量,可以根据需要来决定是否设置具体的值。正因为这个特性,我们可以根据Application.mk的位置分为$Project/jni/ 和 $NDK_ROOT/jni/中两种情况。

    如果没有指定环境变量NDK_PROJECT_PATH,编译器会在当前执行编译命令的目录下通过匹配jni/Android.mk的方式来得到NDK_PROJECT_PATH。所以执行的时候只能在$Project当前应用程序的目录下执行$NDK_ROOT/ndk-build来编译。

    Application.mk可以和Android.mk一起放在你的$Project/jni/目录下,如果Application.mk中没有指定APP_BUILD_SCRIPT变量的值,编译器会自动在make的当前目录下的jni目录下去找Android.mk. 如果Application.mk中指定了APP_BUILD_SCRIPT变量的值,则编译器会按照此变量的值去读Android.mk.所以。一般对于Application.mk和Android.mk都在$Project/jni/目录下的情况,我们没有必要在Application.mk中指定APP_BUILD_SCRIPT,直接让编译器读取$Project/jni/目录下的Android.mk就可以了。

    对于Application.mk在$NDK_ROOT/jni/下的情况,则必须要指定APP_BUILD_SCRIPT,APP_PROJECT_PATH也是可选的,同时必须要指定环境变量NDK_PROJECT_PATH---编译器根据此环境变量找到$NDK_ROOT/jni/Application.mk。

    注意APP_PROJECT_PATH对于"$PROJECT/jni/Application.mk"文件是可选的,但对于"$NDK/apps/<myapp>/Application.mk"是强制需要的。

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