与编译器相关的几个知识点
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2023-03-14
上节我们介绍了编译器和 IDE 的概念，大家肯定希望赶紧实践一下，用 IDE 真正地运行一段C语言代码来看看效果，这样能够更快地获得成就感。
但是，使用 IDE 的过程中会涉及到一些与编程有关的概念，这些概念如果不提前了解，即使能够运行出程序来，也是雾里看花，知其然不知其所以然。本节的目标就是让大家对这些概念有一个简单的了解。
每种编程语言的源文件都有特定的后缀，以方便被编译器识别，被程序员理解。源文件后缀大都根据编程语言本身的名字来命名，例如：
源文件其实就是纯文本文件，它的内部并没有特殊格式，能证明这一结论的典型例子是：在 Windows 下用记事本程序新建一个文本文档，并命名为
源文件的后缀仅仅是为了表明该文件中保存的是某种语言的代码（例如
C++ 是站在C语言的肩膀上发展期来的，是在C语言的基础上进行的扩展，C++ 包含了C语言的全部内容（请猛击《 C和C++到底有什么关系》一文了解更多），将C语言代码放在
在实际开发中，程序员都是将这些代码分门别类地放到多个源文件中。除了这些成千上万行的代码，一个程序往往还要包含图片、视频、音频、控件、库（也可以说框架）等其它资源，它们也都是一个一个地文件。
为了有效地管理这些种类繁杂、数目众多的文件，我们有理由把它们都放到一个目录（文件夹）下，并且这个目录下只存放与当前程序有关的资源。实际上 IDE 也是这么做的，它会为每一个程序都创建一个专门的目录，将用到的所有文件都集中到这个目录下，并对它们进行便捷的管理，比如重命名、删除文件、编辑文件等。
这个为当前程序配备的专用文件夹，在 IDE 中也有一个专门的称呼，叫做“Project”，翻译过来就是“工程”或者“项目”。在 VC 6.0 下，这叫做一个“工程”，而在 VS 下，这又叫做一个“项目”，它们只是单词“Project”的不同翻译而已，实际上是一个概念。
不同的程序对应不同的工程类型（项目类型），使用 IDE 时必须选择正确的工程类型才能创建出我们想要的程序。换句话说，IDE 包含了多种工程类型，不同的工程类型会创建出不同的程序。
不同的工程类型本质上是对 IDE 中各个参数的不同设置；我们也可以创建一个空白的工程类型，然后自己去设置各种参数（不过一般不这样做）。
控制台程序对应的工程类型为“ Win32控制台程序（Win32 Console Application）”，GUI程序对应的工程类型为“ Win32程序（Win32 Application）”。
控制台程序是 DOS 时代的产物了，它没有复杂的功能，没有漂亮的界面，只能看到一些文字，虽然枯燥无趣，也不实用，但是它非常简单，不受界面的干扰，所以适合入门，我强烈建议初学者从控制台程序学起。等大家对编程掌握的比较熟练了，能编写上百行的代码了，再慢慢过渡到GUI程序。
编译器一次只能编译一个源文件，如果当前程序包含了多个源文件，那么就需要编译多次。编译器每次编译的结果是产生一个中间文件（可以认为是一种临时文件），而不是最终的可执行文件。中间文件已经非常接近可执行文件了，它们都是二进制格式，内部结构也非常相似。
将当前程序的所有中间文件以及系统库（暂时可以理解为系统中的一些组件）组合在一起，才能形成最终的可执行文件，这个组合的过程就叫做 链接（Link）。完成链接功能的软件叫做 链接器（Linker）。
如果程序只包含了一个源文件，是不是就不需要链接了呢？不是的！
经过编译后程序虽然只有一个中间文件，不再需要和其它的中间文件组合了，但是这个唯一的中间文件还需要和系统库组合，这个过程也是链接。也就是说，不管有多少个源文件，都必须经过编译和链接两个过程才能生成可执行文件。
但是，使用 IDE 的过程中会涉及到一些与编程有关的概念，这些概念如果不提前了解，即使能够运行出程序来，也是雾里看花，知其然不知其所以然。本节的目标就是让大家对这些概念有一个简单的了解。
1) 源文件（Source File）
在开发软件的过程中，我们需要将编写好的代码（Code）保存到一个文件中，这样代码才不会丢失，才能够被编译器找到，才能最终变成可执行文件。这种用来保存代码的文件就叫做 源文件（Source File）。每种编程语言的源文件都有特定的后缀，以方便被编译器识别，被程序员理解。源文件后缀大都根据编程语言本身的名字来命名，例如：
- C语言源文件的后缀是
.c； - C++语言（C Plus Plus）源文件的后缀是
.cpp； - Java 源文件的后缀是
.java； - Python 源文件的后缀是
.py； - JavaScript 源文件后置是
.js。
源文件其实就是纯文本文件，它的内部并没有特殊格式，能证明这一结论的典型例子是：在 Windows 下用记事本程序新建一个文本文档，并命名为
demo.txt，输入一段C语言代码并保存，然后将该文件强制重命名为
demo.c（后缀从
.txt变成了
.c），发现编译器依然能够正确识别其中的C语言代码，并顺利生成可执行文件。
源文件的后缀仅仅是为了表明该文件中保存的是某种语言的代码（例如
.c文件中保存的是C语言代码），这样程序员更加容易区分，编译器也更加容易识别，它并不会导致该文件的内部格式发生改变。
C++ 是站在C语言的肩膀上发展期来的，是在C语言的基础上进行的扩展，C++ 包含了C语言的全部内容（请猛击《 C和C++到底有什么关系》一文了解更多），将C语言代码放在
.cpp文件中不会有错，很多初学者都是这么做的，很多大学老师也是这么教的。但是，我还是强烈建议将C语言代码放在
.c文件中，这样能够更加严格地遵循C语言的语法，也能够更加清晰地了解C语言和C++的区别。
2) 工程/项目（Project）
一个真正的程序（也可以说软件）往往包含多项功能，每一项功能都需要几十行甚至几千行、几万行的代码来实现，如果我们将这些代码都放到一个源文件中，那将会让人崩溃，不但源文件打开速度极慢，代码的编写和维护也将变得非常困难。在实际开发中，程序员都是将这些代码分门别类地放到多个源文件中。除了这些成千上万行的代码，一个程序往往还要包含图片、视频、音频、控件、库（也可以说框架）等其它资源，它们也都是一个一个地文件。
为了有效地管理这些种类繁杂、数目众多的文件，我们有理由把它们都放到一个目录（文件夹）下，并且这个目录下只存放与当前程序有关的资源。实际上 IDE 也是这么做的，它会为每一个程序都创建一个专门的目录，将用到的所有文件都集中到这个目录下，并对它们进行便捷的管理，比如重命名、删除文件、编辑文件等。
这个为当前程序配备的专用文件夹，在 IDE 中也有一个专门的称呼，叫做“Project”，翻译过来就是“工程”或者“项目”。在 VC 6.0 下，这叫做一个“工程”，而在 VS 下，这又叫做一个“项目”，它们只是单词“Project”的不同翻译而已，实际上是一个概念。
3) 工程类型/项目类型
“程序”是一个比较宽泛的称呼，它可以细分为很多种类，例如：- 有的程序不带界面，完全是“黑屏”的，只能输入一些字符或者命令，称为控制台程序（Console Application），例如 Windows 下的 cmd.exe，Linux 或 Mac OS 下的终端（Terminal）。
- 有的程序带界面，看起来很漂亮，能够使用鼠标点击，称为GUI程序（Graphical User Interface Program），例如 QQ、迅雷、Chrome 等。
- 有的程序不单独出现，而是作为其它程序的一个组成部分，普通用户很难接触到它们，例如静态库、动态库等。
不同的程序对应不同的工程类型（项目类型），使用 IDE 时必须选择正确的工程类型才能创建出我们想要的程序。换句话说，IDE 包含了多种工程类型，不同的工程类型会创建出不同的程序。
不同的工程类型本质上是对 IDE 中各个参数的不同设置；我们也可以创建一个空白的工程类型，然后自己去设置各种参数（不过一般不这样做）。
控制台程序对应的工程类型为“ Win32控制台程序（Win32 Console Application）”，GUI程序对应的工程类型为“ Win32程序（Win32 Application）”。
控制台程序是 DOS 时代的产物了，它没有复杂的功能，没有漂亮的界面，只能看到一些文字，虽然枯燥无趣，也不实用，但是它非常简单，不受界面的干扰，所以适合入门，我强烈建议初学者从控制台程序学起。等大家对编程掌握的比较熟练了，能编写上百行的代码了，再慢慢过渡到GUI程序。
4) 链接（Link）
上节我们讲到，源代码经过编译（Compile）后就变成了可执行文件，其实这种说法有点笼统，甚至从严格意义上来讲是错误的。源代码要经过编译（Compile）和链接（Link）两个过程才能变成可执行文件。编译器一次只能编译一个源文件，如果当前程序包含了多个源文件，那么就需要编译多次。编译器每次编译的结果是产生一个中间文件（可以认为是一种临时文件），而不是最终的可执行文件。中间文件已经非常接近可执行文件了，它们都是二进制格式，内部结构也非常相似。
将当前程序的所有中间文件以及系统库（暂时可以理解为系统中的一些组件）组合在一起，才能形成最终的可执行文件，这个组合的过程就叫做 链接（Link）。完成链接功能的软件叫做 链接器（Linker）。
如果程序只包含了一个源文件，是不是就不需要链接了呢？不是的！
经过编译后程序虽然只有一个中间文件，不再需要和其它的中间文件组合了，但是这个唯一的中间文件还需要和系统库组合，这个过程也是链接。也就是说，不管有多少个源文件，都必须经过编译和链接两个过程才能生成可执行文件。