Các giai đoạn biên dịch trong C++

Quá trình biên dịch trong C++ có thể được chia thành bốn giai đoạn chính: Tiền xử lý, Trình biên dịch, Hợp ngữ và Liên kết. Mỗi giai đoạn thực hiện một nhiệm vụ cụ thể, cuối cùng là chuyển đổi mã code nguồn thành chương trình thực thi.

Tiền xử lý

Giai đoạn đầu tiên là tiền xử lý mã nguồn. Bộ tiền xử lý sửa đổi mã nguồn trước quá trình biên dịch thực tế. Chúng xử lý các lệnh bắt đầu bằng ký hiệu # (giá trị băm), như #include, #define và #if. Trong giai đoạn này, các tệp tiêu đề đi kèm được mở rộng, các macro được thay thế và các câu lệnh biên dịch có điều kiện được xử lý.

Ví dụ mã code:

#include <iostream>
#define PI 3.14
 
int main() {
    std::cout << "The value of PI is: " << PI << std::endl;
    return 0;
}

Trình biên dịch

Giai đoạn thứ hai là quá trình biên dịch thực sự của mã nguồn đã được xử lý trước. Trình biên dịch dịch mã nguồn đã sửa đổi thành một biểu diễn trung gian, thường dành riêng cho cấu trúc bộ xử lý đích. Bước này cũng liên quan đến việc thực hiện kiểm tra cú pháp, phân tích ngữ nghĩa và tạo thông báo lỗi cho bất kỳ sự cố nào gặp phải trong mã nguồn.

Ví dụ mã code:

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int sum = a + b;
    return 0;
}

Hợp ngữ

Giai đoạn thứ ba là chuyển đổi biểu diễn trung gian của trình biên dịch thành hợp ngữ. Giai đoạn này tạo mã hợp ngữ bằng cách sử dụng thuật nhớ và cú pháp dành riêng cho kiến trúc bộ xử lý đích. Các trình hợp ngữ sau đó chuyển đổi mã code hợp ngữ này thành mã code đối tượng (mã code máy).

Ví dụ mã code (x86 hợp ngữ):

mov eax, 10
mov ebx, 20
add eax, ebx

Liên kết

Giai đoạn cuối cùng là liên kết mã đối tượng với các thư viện cần thiết và các tệp đối tượng khác. Trong giai đoạn này, trình liên kết hợp nhất nhiều tệp đối tượng và thư viện, giải quyết các tham chiếu bên ngoài từ các mô-đun hoặc thư viện khác, phân bổ địa chỉ bộ nhớ cho các hàm và biến, đồng thời tạo tệp thực thi có thể chạy trên nền tảng đích.

Ví dụ mã code (liên kết các đối tượng và thư viện):

$ g++ main.o -o main -lm

Tóm lại, quá trình biên dịch trong C++ bao gồm bốn giai đoạn chính: tiền xử lý, biên dịch, hợp ngữ và liên kết. Mỗi giai đoạn đóng một vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi mã nguồn thành một chương trình thực thi được.