C/C++之從源文件到可執行程序

搬運自我的CSDN https://blog.csdn.net/u013213111/article/details/88537509

學習了一下makefile的寫法，跟我一起寫 Makefile（一），順便看看源文件是怎么變成可執行程序的。
GCC干了些什么事情呢？在CSAPP的1.2節中講得很清楚了：

gcc有四個階段：預處理——編譯——匯編——鏈接。於是在makefile中可以明顯地看到最終的可執行目標程序依賴於一堆.o文件（可重定位目標程序），這一堆.o文件是由鏈接器ld來進行組合打包的，而.o文件又依賴於對應的.c文件（源文件）。
所以，假如有多個源文件，例如有main函數在hello.c中，在main函數中又分別調用了位於msg1.c和msg2.c中的msg1函數和msg2函數，那么gcc在編譯hello.c的過程中其實是“不涉及”msg1.c和msg2.c文件的，要用gcc hello.c msg1.c msg2.c -o hello這樣的命令分別生成三個源文件對應的.o文件，再由鏈接器把.o文件們打包組合成hello這個可執行程序。
那么就有個地方要注意了：在C語言中，函數在調用前不一定非要聲明。如果沒有聲明，那么編譯器會自動按照一種隱式聲明的規則，為調用函數的C代碼產生匯編代碼。
會產生什么樣的問題呢？參考萬惡之源：C語言中的隱式函數聲明，當隱式聲明函數名稱恰好在鏈接庫中存在，但返回非int類型時，就會導致錯誤。所以呢，強烈建議程序員重視編譯器給出的關於隱式聲明的警告，及時通過包含必要的頭文件來消除這種警告。

來看看實例吧：

//hello.c
#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("Hello, world!\n");
    msg1();
    msg2();
    return 0;
}

//msg1.c
#include <stdio.h>
void msg1(void)
{
    printf("the message sent from msg1\n");
}

//msg2.c
#include <stdio.h>
void msg1(void)
{
    printf("the message sent from msg2\n");
}

在hello.c中沒有聲明msg1和msg2這兩個函數，用gcc hello.c msg1.c msg2.c -o hello命令得到這樣的警告：

hello.c: In function ‘main’:
hello.c:5:3: warning: implicit declaration of function ‘msg1’ [-Wimplicit-function-declaration]
   msg1();
   ^
hello.c:6:3: warning: implicit declaration of function ‘msg2’ [-Wimplicit-function-declaration]
   msg2();
   ^

但是仍然生成了hello可執行文件，執行一下，輸出正常：

Hello, world!
the message sent from msg1
the message sent from msg2

那么假如在編譯的時候沒有加入msg2.c會提示什么呢？gcc hello.c msg1.c -o hello看看，除了之前的警告信息外，還有error: ld returned 1 exit status，鏈接器ld找不到要依賴的文件了。

hello.c: In function ‘main’:
hello.c:5:3: warning: implicit declaration of function ‘msg1’ [-Wimplicit-function-declaration]
   msg1();
   ^
hello.c:6:3: warning: implicit declaration of function ‘msg2’ [-Wimplicit-function-declaration]
   msg2();
   ^
/tmp/ccYSfgV0.o: In function `main':
hello.c:(.text+0x27): undefined reference to `msg2'
collect2: error: ld returned 1 exit status

上面提到的隱式函數聲明，在C++中是沒有的，對未聲明的函數進行調用會無法通過編譯，把gcc改為g++再來試試，g++ hello.c msg1.c msg2.c -o hello，果然error了：

hello.c: In function ‘int main()’:
hello.c:5:8: error: ‘msg1’ was not declared in this scope
   msg1();
        ^
hello.c:6:8: error: ‘msg2’ was not declared in this scope
   msg2();
        ^

對了，關於頭文件和源文件的關系還有一篇文章可以參考：.c和.h文件的區別