如何编译和运行C++程序？
C语言编译和链接详解

可执行程序

我们平时所说的程序，是指双击后就可以直接运行的程序，这样的程序被称为可执行程序（Executable Program）。
在 Windows 下，可执行程序的后缀有 .exe 和 .com（其中 .exe 比较常见）；
在类 UNIX 系统（Linux、Mac OS 等）下，可执行程序没有特定的后缀，系统根据文件的头部信息来判断是否是可执行程序。

编译

可执行程序的内部是一系列计算机指令和数据的集合，它们都是二进制形式的，CPU 可以直接识别，毫无障碍；但是对于程序员，它们非常晦涩，难以记忆和使用。
C语言代码由固定的词汇按照固定的格式组织起来，简单直观，程序员容易识别和理解。
但是对于CPU，C语言代码就是天书，根本不认识，CPU只认识几百个二进制形式的指令。
这就需要一个工具，将C语言代码转换成CPU能够识别的二进制指令，也就是将代码加工成 .exe 程序；这个工具是一个特殊的软件，叫做编译器（Compiler）。
编译也可以理解为“翻译”，类似于将中文翻译成英文、将英文翻译成象形文字。
它是一个复杂的过程，大致包括词法分析、语法分析、语义分析、性能优化、生成可执行文件五个步骤，期间涉及到复杂的算法和硬件架构。

链接

C语言代码经过编译以后，并没有生成最终的可执行文件（.exe 文件），而是生成了一种叫做目标文件（Object File）的中间文件（或者说临时文件）。目标文件也是二进制形式的，它和可执行文件的格式是一样的。
对于 Visual C++，目标文件的后缀是.obj；对于 GCC，目标文件的后缀是.o。

目标文件经过链接（Link）以后才能变成可执行文件。既然目标文件和可执行文件的格式是一样的，为什么还要再链接一次呢，直接作为可执行文件不行吗？

不行的！因为编译只是将我们自己写的代码变成了二进制形式，它还需要和系统组件（比如标准库、动态链接库等）结合起来，这些组件都是程序运行所必须的。

链接（Link）其实就是一个“打包”的过程，它将所有二进制形式的目标文件和系统组件组合成一个可执行文件。完成链接的过程也需要一个特殊的软件，叫做链接器（Linker）。

随着我们编写的代码越来越多，最终需要将它们分散到多个源文件中，编译器每次只能编译一个源文件，生成一个目标文件，这个时候，链接器除了将目标文件和系统组件组合起来，还需要将编译器生成的多个目标文件组合起来。
再次强调，编译是针对一个源文件的，有多少个源文件就需要编译多少次，就会生成多少个目标文件。
这个文章里讲了目标文件、可执行文件内部的结构。还介绍了“符号表”的概念，以及链接的具体过程。

编译器

如果不是特别强调，一般情况下我们所说的“编译器”实际上也包括了链接器。
C语言的编译器有很多种，不同的平台下有不同的编译器，例如：

• Windows 下常用的是微软编译器（cl.exr），它被集成在 Visual Studio 或 Visual C++ 中，一般不单独使用；
• Linux 下常用的是 GUN 组织开发的 GCC，很多 Linux 发行版都自带 GCC；

• Mac 下常用的是 LLVM/Clang，它被集成在 Xcode 中（Xcode 以前集成的是 GCC，后来由于 GCC 的不配合才改为 LLVM/Clang，LLVM/Clang 的性能比 GCC 更加强大）。

  集成开发环境

  实际开发中，除了编译器是必须的工具，我们往往还需要很多其他辅助软件，例如：

• 编辑器：用来编写代码，并且给代码着色，以方便阅读；

• 代码提示器：输入部分代码，即可提示全部代码，加速代码的编写过程；
• 调试器：观察程序的每一个运行步骤，发现程序的逻辑错误；
• 项目管理工具：对程序涉及到的所有资源进行管理，包括源文件、图片、视频、第三方库等；
• 漂亮的界面：各种按钮、面板、菜单、窗口等控件整齐排布，操作更方便。

这些工具通常被打包在一起，统一发布和安装，例如 Visual Studio、Dev C++、Xcode、Visual C++ 6.0、C-Free、Code::Blocks 等，它们统称为集成开发环境（IDE，Integrated Development Environment）。

C++程序运行过程

C++ 和C语言类似，也要经过编译和链接后才能运行。
VS、Dev C++、VC 6.0、Code::Blocks、C-Free、GCC、Xcode 等常见 IDE 或编译器，它们除了可以运行C语言程序，还可以运行 C++ 程序。
下图是 C/C++ 代码生成可执行文件的过程：

C语言源文件的后缀非常统一，在不同的编译器下都是.c。C++ 源文件的后缀则有些混乱，不同的编译器支持不同的后缀，下表是一个简单的汇总：