源碼要運行,，必須先轉(zhuǎn)成二進制的機器碼,。這是編譯器的任務。
　　比如,，下面這段源碼（假定文件名叫做test.c）,。
　　#include <stdio.h>
　　int main(void)
　　{
　　fputs("Hello, world!\n", stdout);
　　return 0;
　　}
　　要先用編譯器處理一下，才能運行,。
　　$ gcc test.c
　　$ ./a.out
　　Hello, world!
　　對于復雜的項目,，編譯過程還必須分成三步。
　　$ ./configure
　　$ make
　　$ make install
　　這些命令到底在干什么,？大多數(shù)的書籍和資料,，都語焉不詳,，只說這樣就可以編譯了，沒有進一步的解釋,。
　　本文將介紹編譯器的工作過程,，也就是上面這三個命令各自的任務。我主要參考了Alex Smith的文章《Building C Projects》,。需要聲明的是,，本文主要針對gcc編譯器，也就是針對C和C++,，不一定適用于其他語言的編譯,。
　　第一步 配置（configure）
　　編譯器在開始工作之前，需要知道當前的系統(tǒng)環(huán)境,，比如標準庫在哪里,、軟件的安裝位置在哪里、需要安裝哪些組件等等,。這是因為不同計算機的系統(tǒng)環(huán)境不一樣，通過指定編譯參數(shù),，編譯器就可以靈活適應環(huán)境,，編譯出各種環(huán)境都能運行的機器碼。這個確定編譯參數(shù)的步驟,，就叫做"配置"（configure）,。
　　這些配置信息保存在一個配置文件之中，約定俗成是一個叫做configure的腳本文件,。通常它是由autoconf工具生成的,。編譯器通過運行這個腳本，獲知編譯參數(shù),。
　　configure腳本已經(jīng)盡量考慮到不同系統(tǒng)的差異,，并且對各種編譯參數(shù)給出了默認值。如果用戶的系統(tǒng)環(huán)境比較特別,，或者有一些特定的需求,，就需要手動向configure腳本提供編譯參數(shù)。
　　$ ./configure --prefix=/www --with-mysql
　　上面代碼是php源碼的一種編譯配置,，用戶指定安裝后的文件保存在www目錄,，并且編譯時加入mysql模塊的支持。
　　第二步 確定標準庫和頭文件的位置
　　源碼肯定會用到標準庫函數(shù)（standard library）和頭文件（header）,。它們可以存放在系統(tǒng)的任意目錄中,，編譯器實際上沒辦法自動檢測它們的位置，只有通過配置文件才能知道,。
　　編譯的第二步,，就是從配置文件中知道標準庫和頭文件的位置,。一般來說，配置文件會給出一個清單,，列出幾個具體的目錄,。等到編譯時，編譯器就按順序到這幾個目錄中,，尋找目標,。
　　第三步 確定依賴關系
　　對于大型項目來說，源碼文件之間往往存在依賴關系,，編譯器需要確定編譯的先后順序,。假定A文件依賴于B文件，編譯器應該保證做到下面兩點,。
　?。?）只有在B文件編譯完成后，才開始編譯A文件,。
　?。?）當B文件發(fā)生變化時，A文件會被重新編譯,。
　　編譯順序保存在一個叫做makefile的文件中,，里面列出哪個文件先編譯，哪個文件后編譯,。而makefile文件由configure腳本運行生成,，這就是為什么編譯時configure必須首先運行的原因。
　　在確定依賴關系的同時,，編譯器也確定了,，編譯時會用到哪些頭文件。
　　第四步 頭文件的預編譯（precompilation）
　　不同的源碼文件,，可能引用同一個頭文件（比如stdio.h）,。編譯的時候，頭文件也必須一起編譯,。為了節(jié)省時間,，編譯器會在編譯源碼之前，先編譯頭文件,。這保證了頭文件只需編譯一次,，不必每次用到的時候，都重新編譯了,。
　　不過,，并不是頭文件的所有內(nèi)容，都會被預編譯,。用來聲明宏的#define命令,，就不會被預編譯,。
　　第五步 預處理（Preprocessing）
　　預編譯完成后，編譯器就開始替換掉源碼中bash的頭文件和宏,。以本文開頭的那段源碼為例,，它包含頭文件stdio.h，替換后的樣子如下,。
　　extern int fputs(const char *, FILE *);
　　extern FILE *stdout;
　　int main(void)
　　{
　　fputs("Hello, world!\n", stdout);
　　return 0;
　　}
　　為了便于閱讀,，上面代碼只截取了頭文件中與源碼相關的那部分，即fputs和FILE的聲明,，省略了stdio.h的其他部分（因為它們非常長）,。另外，上面代碼的頭文件沒有經(jīng)過預編譯,，而實際上,，插入源碼的是預編譯后的結果。編譯器在這一步還會移除注釋,。
　　這一步稱為"預處理"（Preprocessing）,，因為完成之后，就要開始真正的處理了,。
　　第六步 編譯（Compilation）
　　預處理之后,，編譯器就開始生成機器碼。對于某些編譯器來說,，還存在一個中間步驟，會先把源碼轉(zhuǎn)為匯編碼（assembly）,，然后再把匯編碼轉(zhuǎn)為機器碼,。
　　下面是本文開頭的那段源碼轉(zhuǎn)成的匯編碼。
　　.file   "test.c"
　　.section    .rodata
　　.LC0:
　　.string "Hello, world!\n"
　　.text
　　.globl  main
　　.type   main, @function
　　main:
　　.LFB0:
　　.cfi_startproc
　　pushq   %rbp
　　.cfi_def_cfa_offset 16
　　.cfi_offset 6, -16
　　movq    %rsp, %rbp
　　.cfi_def_cfa_register 6
　　movq    stdout(%rip), %rax
　　movq    %rax, %rcx
　　movl    $14, %edx
　　movl    $1, %esi
　　movl    $.LC0, %edi
　　call    fwrite
　　movl    $0, %eax
　　popq    %rbp
　　.cfi_def_cfa 7, 8
　　ret
　　.cfi_endproc
　　.LFE0:
　　.size   main, .-main
　　.ident  "GCC: (Debian 4.9.1-19) 4.9.1"
　　.section    .note.GNU-stack,"",@progbits
　　這種轉(zhuǎn)碼后的文件稱為對象文件（object file）,。
　　第七步 連接（Linking）
　　對象文件還不能運行,，必須進一步轉(zhuǎn)成可執(zhí)行文件。如果你仔細看上一步的轉(zhuǎn)碼結果,，會發(fā)現(xiàn)其中引用了stdout函數(shù)和fwrite函數(shù),。也就是說，程序要正常運行,，除了上面的代碼以外,，還必須有stdout和fwrite這兩個函數(shù)的代碼，它們是由C語言的標準庫提供的,。
　　編譯器的下一步工作,，就是把外部函數(shù)的代碼（通常是后綴名為.lib和.a的文件），添加到可執(zhí)行文件中,。這就叫做連接（linking）,。這種通過拷貝,，將外部函數(shù)庫添加到可執(zhí)行文件的方式，叫做靜態(tài)連接（static linking）,，后文會提到還有動態(tài)連接（dynamic linking）,。
　　make命令的作用，就是從第四步頭文件預編譯開始,，一直到做完這一步,。
　　第八步 安裝（Installation）
　　上一步的連接是在內(nèi)存中進行的，即編譯器在內(nèi)存中生成了可執(zhí)行文件,。下一步,，必須將可執(zhí)行文件保存到用戶事先指定的安裝目錄。
　　表面上,，這一步很簡單,，就是將可執(zhí)行文件（連帶相關的數(shù)據(jù)文件）拷貝過去就行了。但是實際上,，這一步還必須完成創(chuàng)建目錄,、保存文件、設置權限等步驟,。這整個的保存過程就稱為"安裝"（Installation）,。
　　第九步 操作系統(tǒng)連接
　　可執(zhí)行文件安裝后，必須以某種方式通知操作系統(tǒng),，讓其知道可以使用這個程序了,。比如，我們安裝了一個文本閱讀程序,，往往希望雙擊txt文件,，該程序就會自動運行。
　　這就要求在操作系統(tǒng)中,，登記這個程序的元數(shù)據(jù)：文件名,、文件描述、關聯(lián)后綴名等等,。Linux系統(tǒng)中,，這些信息通常保存在/usr/share/applications目錄下的.desktop文件中。另外,，在Windows操作系統(tǒng)中,，還需要在Start啟動菜單中，建立一個快捷方式,。
　　這些事情就叫做"操作系統(tǒng)連接",。make install命令，就用來完成"安裝"和"操作系統(tǒng)連接"這兩步,。
　　第十步 生成安裝包
　　寫到這里,，源碼編譯的整個過程就基本完成了,。但是只有很少一部分用戶，愿意耐著性子,，從頭到尾做一遍這個過程,。事實上，如果你只有源碼可以交給用戶,，他們會認定你是一個不友好的家伙,。大部分用戶要的是一個二進制的可執(zhí)行程序，立刻就能運行,。這就要求開發(fā)者,，將上一步生成的可執(zhí)行文件，做成可以分發(fā)的安裝包,。
　　所以,，編譯器還必須有生成安裝包的功能。通常是將可執(zhí)行文件（連帶相關的數(shù)據(jù)文件）,，以某種目錄結構,，保存成壓縮文件包，交給用戶,。
　　第十一步 動態(tài)連接（Dynamic linking）
　　正常情況下,，到這一步，程序已經(jīng)可以運行了,。至于運行期間（runtime）發(fā)生的事情,，與編譯器一概無關。但是,，開發(fā)者可以在編譯階段選擇可執(zhí)行文件連接外部函數(shù)庫的方式,，到底是靜態(tài)連接（編譯時連接），還是動態(tài)連接（運行時連接）,。所以,，最后還要提一下,，什么叫做動態(tài)連接,。
　　前面已經(jīng)說過，靜態(tài)連接就是把外部函數(shù)庫,，拷貝到可執(zhí)行文件中,。這樣做的好處是，適用范圍比較廣,，不用擔心用戶機器缺少某個庫文件,；缺點是安裝包會比較大，而且多個應用程序之間,，無法共享庫文件,。動態(tài)連接的做法正好相反,，外部函數(shù)庫不進入安裝包，只在運行時動態(tài)引用,。好處是安裝包會比較小,，多個應用程序可以共享庫文件；缺點是用戶必須事先安裝好庫文件,，而且版本和安裝位置都必須符合要求,，否則就不能正常運行。
　　現(xiàn)實中,，大部分軟件采用動態(tài)連接,，共享庫文件。這種動態(tài)共享的庫文件,，Linux平臺是后綴名為.so的文件,，Windows平臺是.dll文件，Mac平臺是.dylib文件,。