6.7 KiB
关于编译代码你应该知道的
用这个老鼠夹比喻来理解编译代码。然后下载我们新电子书《开源开发者开发应用指导手册》。
每个人都可以获取开源软件源代码，必须源代码要经过编译才能够运行程序。无论你是自己编写了代码，并且想要编译和运行它，还是你已经下载了某人的项目来尝试它，了解如何通过 编译器 处理源代码，以及编译器如何处理这些代码，这都很有用。
创建一个更好的老鼠夹
一般情况我们不会将一个老鼠夹比作电脑，但不管你信不信，它确实与你正在使用的设备（手机或电脑）的 CPU 有一些相似之处。经典的老鼠夹有两种状态：打开或者释放。你可以认为 打开 是将老鼠夹设置好准备捕获老鼠，以及 释放 是夹子被老鼠触发。某种意义上来说，老鼠夹就像是有鼠标的电脑。你可能会想到这个代码，用虚构的语言来描述这个过程：
if mousetrap == 0 then
There's a mouse!
else
There's no mouse yet.
end
换句话说，你可以基于老鼠夹的状态发现是否有老鼠。当然，老鼠夹不是万无一失的，有可能有一只老鼠在老鼠夹旁边，由于老鼠还没有触发老鼠夹，所以它的状态还是 打开 的。因此该程序可以进行改进，这都是非常典型的。
开关
总的来说，老鼠夹就是一个开关。你会在家里使用开关打开灯。可以从开关中获得许多信息。比如，人们会从你家灯的状态了解到你是否在家。
你可以根据邻居家灯的状态来改变行为。如果邻居家所有的灯都熄灭了，那么请关掉你大声的音乐，因为人们可能已经上床睡觉了。
乘以几个数量级，缩小到微观级别的 CPU 也使用这样的逻辑。当 CPU 在特定寄存器处接收到电信号时，可以触发其他一些寄存器，然后触发另一个，以此类推。如果这些寄存器有特定的意义，那么就可以通信。也许激活同一主板上某处的芯片，或者使 LED 亮起，或者改变屏幕上的像素颜色。
[ 相关阅读：2022 年可以尝试的 6 个 Python 解释程序 ]
种瓜得瓜，种豆得豆。如果你真的想在多个位置而不是仅限于一处发现老鼠，但是你只有一个老鼠夹，那你应该开发一个应用才行。使用网络摄像头和一些基本的图像识别软件，你可以建立空厨房的模型，然后扫描变化。当老鼠进入厨房，在原先没有老鼠的图像上会有像素的变化。记录下这些数据，如果有无人机可以追踪老鼠并捕获会更好，这样就可以将老鼠赶出厨房了。这时，你通过打开和关闭信号的魔法，创造了一个更好的捕鼠器。
编译器
代码编译器将人们可阅读的代码转换成 CPU 可以理解的机器语言。这是非常复杂的过程，因为 CPU 非常复杂（甚至比老鼠夹更加复杂），同时因为该过程比严格“需要”的更加灵活。并不是所有的编译器都很灵活。有一些编译器只有一个目标，它们只会处理固定格式的代码文件，处理过程也因此而简单明了。
幸运的是，现代通用编译器不简单。它们允许你编写不同语言的代码，也允许你用不同的方式链接库文件，并且可以生成运行在不同架构的文件。GNU C 语言编译器(GCC) 的 --help 会输出超过 50 行的选项，LLVM 的 clang 编译器的 --help 输出超过 1000 行。GCC 指导手册的字数超过 10 万。当你在编译代码时会有很多选项。
当然，大多数人并不需要知道所有的选项。我从未读过 GCC 的手册页面(man page)，因为它为 Objective-C、Fortran 以及我从未听说过的芯片架构 提供帮助。不过我重视它将代码编译为不同的架构—— 64 位或者 32 位——的能力，并且它是开源软件，这已经将其他的编译器甩在后面了。
编译生命周期
同样重要的是，真正厉害的是理解编译代码的不同阶段。这是一个简单的 C 语言程序的生命周期：
1、 带有宏定义的 C 源代码 .c 文件，会被当作 .cpp 文件进行预处理为 .i 文件。
2、带有扩展宏定义的 C 源代码 .i 文件，会被 gcc 翻译输出 .s 文件。
3、汇编语言文本文件 .s 会被汇编为 .o 文件。
4、带有 CPU 指令的二进制目标代码，以及相对于其他目标文件和库 (*.o) 与内存区域无关的偏移量，使用 ld 链接以生成可执行文件。
5、最终的二进制文件要么包含所有需要的对象，要么设置为加载链接的动态库（*.so 文件）。
你可以试试这个简单示例（可能需要对库路径做一些调整）：
$ cat << EOF >> hello.c
#include
int main(void)
{ printf("hello world\n");
return 0; }
EOF
$ cpp hello.c > hello.i
$ gcc -S hello.i
$ as -o hello.o hello.s
$ ld -static -o hello \
-L/usr/lib64/gcc/x86_64-slackware-linux/5.5.0/ \
/usr/lib64/crt1.o /usr/lib64/crti.o hello.o \
/usr/lib64/crtn.o --start-group -lc -lgcc \
-lgcc_eh --end-group
$ ./hello
hello world
可获得的知识
计算机已经变得非常强大，并且用户友好。请不要走向这两种可能的极端中的任何一种：计算机不像捕鼠器和电灯开关那么简单，但它们也不是无法理解的。你可以了解编译代码、如何链接以及针对不同架构进行编译。一旦你知道了，你就可以更好地调试代码。你可以理解你下载的代码，甚至可以修复其中的一两个 bug。同时从理论上来讲，你可以建造一个更好的捕鼠器，或者 CPU 没有捕鼠器。由你决定。
via: https://opensource.com/article/22/10/compiling-code
作者：Alan Smithee 选题：lkxed 译者：Donkey-Hao 校对：校对者ID