1
00:00:07,200 --> 00:00:09,100
[Powered by Google Translate] Rob Bowden: La oss snakke om kompilatorer.

2
00:00:09,100 --> 00:00:11,490
Frem til dette punktet, har du nettopp skrev opp kildekoden til

3
00:00:11,490 --> 00:00:14,260
noen filer, sendte dem gjennom denne store svarte boksen som er

4
00:00:14,260 --> 00:00:16,890
Clang, og kommer ut kjørbar fil som gjør

5
00:00:16,890 --> 00:00:19,430
nøyaktig hva du skrev i kildekoden.

6
00:00:19,430 --> 00:00:22,170
Så magisk som det har vært, skal vi ta en nærmere

7
00:00:22,170 --> 00:00:23,590
se på hva som faktisk skjer

8
00:00:23,590 --> 00:00:25,220
når vi kompilere en fil.

9
00:00:25,220 --> 00:00:28,580
Så hva betyr det å kompilere noe?

10
00:00:28,580 --> 00:00:31,150
>> Vel, i den mest generelle forstand, det betyr bare

11
00:00:31,150 --> 00:00:32,580
transformere kode skrevet i ett

12
00:00:32,580 --> 00:00:34,680
programmeringsspråk til et annet.

13
00:00:34,680 --> 00:00:37,550
Men vanligvis når folk sier de kompilere noe, de

14
00:00:37,550 --> 00:00:39,660
mener de tar det fra et høyere nivå programmering

15
00:00:39,660 --> 00:00:42,460
språk til et lavere nivå programmeringsspråk.

16
00:00:42,460 --> 00:00:44,960
Disse kan virke som svært subjektive vilkår.

17
00:00:44,960 --> 00:00:48,090
For eksempel, har du sannsynligvis ikke tenke på C som en høy

18
00:00:48,090 --> 00:00:51,440
programmeringsspråk, men du kompilere den.

19
00:00:51,440 --> 00:00:52,730
Men det er alle forhold.

20
00:00:52,730 --> 00:00:55,790
Som vi vil se, forsamlingen koden og til slutt maskin

21
00:00:55,790 --> 00:00:59,270
kode som vi kompilere ned til er unektelig et lavere nivå

22
00:00:59,270 --> 00:01:00,700
enn C.

23
00:01:00,700 --> 00:01:03,310
Selv om vi skal bruke Clang i dagens demonstrasjon, en

24
00:01:03,310 --> 00:01:06,360
Mange av ideene her bære over til andre kompilatorer.

25
00:01:06,360 --> 00:01:09,160
>> For Clang det fire hovedtrinn i den samlede

26
00:01:09,160 --> 00:01:10,200
kompilering.

27
00:01:10,200 --> 00:01:15,430
Disse er en, preprosessering gjort av preprosessor, to,

28
00:01:15,430 --> 00:01:19,530
kompilering gjort av kompilatoren, tre, montering

29
00:01:19,530 --> 00:01:22,010
gjort av montøren, og fire,

30
00:01:22,010 --> 00:01:24,640
lenking gjort av linkeren.

31
00:01:24,640 --> 00:01:27,600
Det kan være forvirrende at en av de i den generelle substeps

32
00:01:27,600 --> 00:01:30,980
Clang kompilatorer kalles kompilatoren, men

33
00:01:30,980 --> 00:01:32,530
vi får til det.

34
00:01:32,530 --> 00:01:35,050
Vi skal bruke en enkel hello world program som vårt eksempel

35
00:01:35,050 --> 00:01:36,270
gjennom denne videoen.

36
00:01:36,270 --> 00:01:38,380
La oss ta en titt.

37
00:01:38,380 --> 00:01:40,330
>> Det første trinnet er forbehandling.

38
00:01:40,330 --> 00:01:42,520
Hva gjør den preprosessor?

39
00:01:42,520 --> 00:01:45,560
I ganske mye hver C program du noensinne har lest eller skrevet,

40
00:01:45,560 --> 00:01:48,310
du har brukt linjer med kode som begynner med en hash.

41
00:01:48,310 --> 00:01:51,730
Jeg vil kalle det hasj, men du kan også kalle det pounds, antall

42
00:01:51,730 --> 00:01:53,280
signere, eller skarp.

43
00:01:53,280 --> 00:01:56,840
Enhver slik linje er en preprosessor-direktiv.

44
00:01:56,840 --> 00:02:00,650
Du har sikkert sett # define og # include før, men det

45
00:02:00,650 --> 00:02:03,690
er flere mer at preprosessor gjenkjenner.

46
00:02:03,690 --> 00:02:07,340
La oss legge til et # define til vår hello world eksempel.

47
00:02:07,340 --> 00:02:11,690
Nå la oss kjøre bare preprosessor på denne filen.

48
00:02:11,690 --> 00:02:16,150
Ved å sende clage-E flagget, du instruksjoner om å kjøre

49
00:02:16,150 --> 00:02:17,880
bare preprosessor.

50
00:02:17,880 --> 00:02:19,130
La oss se hva som skjer.

51
00:02:22,250 --> 00:02:24,020
Det ser ut som Clang bare spytter ut alt

52
00:02:24,020 --> 00:02:25,200
på kommandolinjen.

53
00:02:25,200 --> 00:02:27,800
For å lagre alle av denne produksjonen til en ny fil som heter

54
00:02:27,800 --> 00:02:33,850
hello2.c, vil vi legge> hello2.c til kommandoen.

55
00:02:33,850 --> 00:02:37,800
La oss nå ta en titt på vår preprocessed fil.

56
00:02:37,800 --> 00:02:40,810
>> Jøss, skjedde det til vår korte lille programmet?

57
00:02:40,810 --> 00:02:43,890
Hvis vi går hele veien ned til bunnen av denne filen, vil vi se

58
00:02:43,890 --> 00:02:46,070
noen av koden at vi faktisk skrev.

59
00:02:46,070 --> 00:02:49,800
Legg merke til at # define er borte og alle forekomster av navn

60
00:02:49,800 --> 00:02:51,950
har blitt erstattet med nøyaktig hva vi angitt i

61
00:02:51,950 --> 00:02:53,590
den # define linjen.

62
00:02:53,590 --> 00:02:56,530
Så hva er alle disse typedefs og funksjon erklæringer

63
00:02:56,530 --> 00:02:58,140
øverst filen?

64
00:02:58,140 --> 00:03:00,820
Legg merke til at # define var ikke den eneste preprosessor

65
00:03:00,820 --> 00:03:02,390
direktiv som vi angitt.

66
00:03:02,390 --> 00:03:05,280
Vi har også # include stdio.h.

67
00:03:05,280 --> 00:03:09,560
Så alle de sprø linjene er faktisk bare stdio.h kopiert

68
00:03:09,560 --> 00:03:11,810
og limes inn i toppen av denne filen.

69
00:03:11,810 --> 00:03:14,110
Det er derfor header filer er så nyttig for funksjon

70
00:03:14,110 --> 00:03:15,160
erklæringer.

71
00:03:15,160 --> 00:03:17,740
I stedet for å måtte kopiere og lime inn alle funksjonen

72
00:03:17,740 --> 00:03:21,050
erklæringer du planlegger å bruke på toppen av filen, de

73
00:03:21,050 --> 00:03:22,990
preprosessor vil kopiere og lime dem fra topp

74
00:03:22,990 --> 00:03:24,140
fil for deg.

75
00:03:24,140 --> 00:03:26,480
>> Nå som vi er ferdig forbehandling, beveger vi oss inn på

76
00:03:26,480 --> 00:03:27,680
kompilering.

77
00:03:27,680 --> 00:03:30,725
Grunnen til at vi kaller dette trinnet samlealbum er fordi dette er

78
00:03:30,725 --> 00:03:34,130
trinnet der Clang faktisk gjør sin kompilering fra C til

79
00:03:34,130 --> 00:03:35,370
assemblykode.

80
00:03:35,370 --> 00:03:38,280
For å ha Clang kompilere en fil ned til montering, men

81
00:03:38,280 --> 00:03:42,030
fortsette lenger, passerer den-S flagget

82
00:03:42,030 --> 00:03:43,560
på kommandolinjen.

83
00:03:43,560 --> 00:03:44,790
La oss ta en titt på forsamlingen

84
00:03:44,790 --> 00:03:47,390
filen som ble generert.

85
00:03:47,390 --> 00:03:49,740
Det ser ut som en helt annen språk.

86
00:03:49,740 --> 00:03:52,660
Assemblykode er svært prosessor spesifikk.

87
00:03:52,660 --> 00:03:55,440
I dette tilfellet, siden CS50 apparatet kjører på en

88
00:03:55,440 --> 00:04:00,470
virtuell x86-prosessor, er dette x86 assembly kode.

89
00:04:00,470 --> 00:04:03,450
Svært få mennesker skrive direkte i assembly-kode i disse dager,

90
00:04:03,450 --> 00:04:06,490
men hver C-program du noen gang skriver blir transformert ned

91
00:04:06,490 --> 00:04:07,940
i forsamlingen.

92
00:04:07,940 --> 00:04:11,440
Igjen, vi kaller dette trinnet kompilere den C i forsamlingen

93
00:04:11,440 --> 00:04:14,170
siden vi kommer fra et høyere nivå til et lavere nivå

94
00:04:14,170 --> 00:04:15,480
programmeringsspråk.

95
00:04:15,480 --> 00:04:17,880
>> Hva gjør monteringen lavere nivå enn C?

96
00:04:17,880 --> 00:04:21,660
Vel, i forsamlingen, er vi svært begrenset hva vi kan gjøre.

97
00:04:21,660 --> 00:04:25,120
Det er ingen If, mens tallet, for er, eller løkker av noe slag.

98
00:04:25,120 --> 00:04:27,560
Men du kan oppnå de samme tingene som disse kontroll

99
00:04:27,560 --> 00:04:30,270
strukturer tilby hjelp de begrensede operasjoner som

100
00:04:30,270 --> 00:04:32,350
montering gjør gi.

101
00:04:32,350 --> 00:04:35,960
Men bare for å se hvor lavt nivå montering egentlig er, la oss gå

102
00:04:35,960 --> 00:04:39,320
ett skritt videre i samlingen vår, montering.

103
00:04:39,320 --> 00:04:41,890
Det er assembler jobb å transformere assemblerkode

104
00:04:41,890 --> 00:04:44,740
inn objekt eller maskinkode.

105
00:04:44,740 --> 00:04:47,610
Husk at assembler ikke kan sende montering;

106
00:04:47,610 --> 00:04:51,080
heller, det tar i montering og utganger maskinkode.

107
00:04:51,080 --> 00:04:54,040
Maskinkode er den faktiske 1 og 0-er som en CPU kan

108
00:04:54,040 --> 00:04:57,290
forstå, selv om vi fortsatt har en liten bit av arbeid igjen

109
00:04:57,290 --> 00:04:59,380
før vi kan kjøre programmet vårt.

110
00:04:59,380 --> 00:05:01,400
La oss sammen vår assemblykode ved å sende

111
00:05:01,400 --> 00:05:04,080
Clang-c flagget.

112
00:05:04,080 --> 00:05:06,410
La oss nå se hva som er i den sammensatte filen.

113
00:05:06,410 --> 00:05:09,220
>> Vel, som ikke hjelper oss veldig mye.

114
00:05:09,220 --> 00:05:11,340
Husk at maskinen koden er de enere og nuller som

115
00:05:11,340 --> 00:05:13,240
datamaskinen kan forstå.

116
00:05:13,240 --> 00:05:16,080
Det betyr ikke at det er lett for oss å forstå.

117
00:05:16,080 --> 00:05:19,160
Så nøyaktig hvor lavt nivå er montering?

118
00:05:19,160 --> 00:05:21,480
Det er nesten identisk med objektkode.

119
00:05:21,480 --> 00:05:24,300
Går fra forsamlingen til objektkode er mye mer av en

120
00:05:24,300 --> 00:05:27,540
oversettelse enn en transformasjon, som er grunnen til at

121
00:05:27,540 --> 00:05:29,310
man kan ikke vurdere assembler for å

122
00:05:29,310 --> 00:05:31,400
gjøre noe faktisk kompilering.

123
00:05:31,400 --> 00:05:34,110
Faktisk er det ganske lett å manuelt oversette fra

124
00:05:34,110 --> 00:05:36,050
montering til maskinkode.

125
00:05:36,050 --> 00:05:39,040
Ser på forsamlingen for en hovedfunksjon, som første linje

126
00:05:39,040 --> 00:05:42,100
skjer tilsvare heksadesimale 0x55.

127
00:05:42,100 --> 00:05:45,470
I binær, det er 1010101.

128
00:05:45,470 --> 00:05:49,300
Den andre linjen skjer å korrespondere heksadesimale 0x895.

129
00:05:49,300 --> 00:05:51,290
Og den neste, 0x56.

130
00:05:51,290 --> 00:05:53,730
Gitt en relativt enkel tabell, kan du oversette

131
00:05:53,730 --> 00:05:57,130
montering i koden som maskinene kan oppfatte også.

132
00:05:57,130 --> 00:05:58,810
>> Så det er en gjenværende skritt i

133
00:05:58,810 --> 00:06:01,150
kompilering, som er knytte.

134
00:06:01,150 --> 00:06:04,530
Linking kombinerer en haug med objekt-filer til én stor fil

135
00:06:04,530 --> 00:06:06,380
at du faktisk kan utføre.

136
00:06:06,380 --> 00:06:08,570
Linking er svært avhengig av systemet.

137
00:06:08,570 --> 00:06:11,030
Så den enkleste måten å få Clang å bare koble objekt

138
00:06:11,030 --> 00:06:13,920
filene sammen er å ringe Clang på alle filene som

139
00:06:13,920 --> 00:06:15,190
du vil koble sammen.

140
00:06:15,190 --> 00:06:18,740
Hvis du angir. O-filer, så det trenger ikke å behandle,

141
00:06:18,740 --> 00:06:21,680
kompilere og sette sammen alle kildekoden.

142
00:06:21,680 --> 00:06:23,960
La oss kaste et matematisk funksjon i filen vår, så vi har

143
00:06:23,960 --> 00:06:25,210
noe å knytte i.

144
00:06:34,220 --> 00:06:37,010
La oss nå samle den tilbake ned til objektkode og

145
00:06:37,010 --> 00:06:38,260
kaller Clang på den.

146
00:06:40,560 --> 00:06:41,420
Oops.

147
00:06:41,420 --> 00:06:43,790
Siden vi inkludert en matte funksjon, må vi koble inn

148
00:06:43,790 --> 00:06:46,610
regnestykket biblioteket med-lm.

149
00:06:46,610 --> 00:06:48,990
>> Hvis vi ønsket å knytte sammen haug med. O filer som vi

150
00:06:48,990 --> 00:06:51,420
skrev på vår egen, ville vi bare spesifisere dem alle på

151
00:06:51,420 --> 00:06:52,460
kommandolinjen.

152
00:06:52,460 --> 00:06:55,320
Begrensningen er at bare en av disse filene must

153
00:06:55,320 --> 00:06:57,790
faktisk angi en hovedfunksjon, ellers

154
00:06:57,790 --> 00:06:59,930
resulterer kjørbar ville ikke vite hvor du skal begynne

155
00:06:59,930 --> 00:07:00,910
kjører koden din.

156
00:07:00,910 --> 00:07:03,360
Hva er forskjellen mellom å angi en fil for å koble inn

157
00:07:03,360 --> 00:07:06,600
med-l og bare spesifisere en fil direkte?

158
00:07:06,600 --> 00:07:07,440
Ingenting.

159
00:07:07,440 --> 00:07:09,850
Det er bare det at Clang skjer for å vite nøyaktig hva filen

160
00:07:09,850 --> 00:07:12,560
noe som-LM skjer å referere til.

161
00:07:12,560 --> 00:07:14,700
Hvis du visste at filen selv, kan du angi det

162
00:07:14,700 --> 00:07:15,930
eksplisitt.

163
00:07:15,930 --> 00:07:18,990
Bare husk at all-l flagg må komme på slutten

164
00:07:18,990 --> 00:07:20,770
av din klient etterspørsel.

165
00:07:20,770 --> 00:07:22,300
>> Og det er alt som skal til.

166
00:07:22,300 --> 00:07:24,940
Når du bare kjøre Clang på noen filer, dette er hva det er

167
00:07:24,940 --> 00:07:26,350
faktisk gjør.

168
00:07:26,350 --> 00:07:29,490
Mitt navn er Rob Bowden, og dette er CS50.