程式Compile流程

一般寫程式的流程為：編譯－載入－執行。

編譯Compile流程

一個完整的編譯過程通常需要包含以下的4個程序：

1. Preprocess 預處理器。
2. Compiler 編譯器。會處理副檔名.c的檔案，產生副檔名.as的組譯檔。
3. Assembler 組譯器。會處理副檔名.as的組譯檔，產生副檔名.o的中間檔。
4. Linker 連結器。會處理副檔名.o或.obj的中間檔。

預處理器（Preprocess）

預處理器會在進行編譯前先處理原始碼內像#ifdef、#define相對簡單的詞句替換、和一些巨集代換的功能。

編譯器（Compiler）

編譯器是將高階語言所寫的原始程式，翻譯成機器語言組成的目的程式。在編譯過程中，會執行下列的步驟：

* 語彙分析（Lexical analysis）。分析程式中每一個字眼（word）：註解（comment, 在編譯過程會被編譯器忽略掉）、關鍵字（keyword, 如int、for、while等）、常數（constant, 如1、12、”embedded”等）、運算子（operator, 如+、-、*、/等）。

* 語法分析（Syntax analysis）。主要是將程式符號，轉換成階層式的語法樹（Syntax tree）符號表示。在這個語法樹中，在正常情況下，階層最高的節點（node）為assign的符號，其餘的節點為其他的運算元符號，而葉子（leaf）就都是變數的標記（token）。

* 語意分析（Semantic Analysis）。是藉由語法樹（Syntax tree）來分析程式的邏輯與語法是否符合規定。這個階段就是用來分析程式的「文法」是否正確，已經從文字符號的階段進入了程式語意的判別。

* 中間碼的產生（Intermediate code generate）。是從語法樹（Syntax tree）中，以一個節點（node）為基本單位，從最底層的節點依序往上，拆解成一個個最基本的運算式，而每一個節點也會賦予一個暫時性的符號。

* 程式碼的最佳化（code optimize）。基本上就是減少一些不必要的暫時性節點符號。當然，另外還有一些特別的最佳化演算法也會在這個階段使用，例如針對迴圈邏輯的最佳化有三種知名的演算法： code motion、induction variable、strength reduction；因為迴圈邏輯在語法上是最沒有執行效率的語法之一，因此需要特別的最佳化。或者，有時候編譯器會調整程式的前後順序，為了在下一階段程式碼的產生過程中，暫存器的使用數目降低。

* 程式碼的產生（code generate）。以c語言為例，這裡就是將最佳化後的中間碼，搭配微處理器的暫存器，逐一轉換成組合語言。

組譯器（Assembler）

組譯器會將組合語言的原始程式，翻譯成機器語言組成的中間檔 ".obj"或".o"。

連結器（Linker）

連結器會將中間檔 obj files 連結起來，找到symbol（函式，變數名）與程式庫（shared obj）中的副程式，產生可執行的obj檔(executable obj)。

小結

「編譯－載入－執行」方式的缺點是產生的 List檔，其定址 Address 為相對位址，也就是說，每個source的各個section (Absolute section除外) 都由位置 "0" 排起，非常不方便作程式 debug用。但是產生 .obj 檔仍然有一個優點，就是會收錄 .lib 檔，以後要重新 make 時，只需要直接指定使用的 library 即可。

因為目前電腦速度已經非常快，對所有檔案做編譯及連結幾乎都是瞬間完成，所產生的 List檔已包含最終的正確位址，用來作為程式的 Debug 非常好用，如果沒有特殊需要的話，已經沒有必要產生中間檔 .obj。

參考資料：
程式Compile流程
Gcc編譯流程解析