人類怎么和計算機進行溝通的？

人類怎么和計算機進行溝通的？為什么幾行代碼就可以指揮計算機去解決各種問題？這里就涉及到計算機組成原理、編譯原理以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法了。程序要運行起來，必須要經(jīng)過四個步驟：預處理、編譯、匯編和鏈接。

1 預處理

預處理之后的文件仍然是一個C++文件，預處理過程進行的操作如下：將所有的“#define”刪除，并且展開所有的宏定義處理所有的條件編譯指令，比如“#if”、“#ifdef”、“#elif”、“#else”、“#endif”處理“#include”指令，將被包含的頭文件插入到該指令的位置。（這個過程是遞歸進行的，因為被包含的文件可能還包含了其他文件）刪除所有的注釋“//”和“/* */”。添加行號。

2 編譯

編譯過程主要包括詞法分析、語法分析、語義分析等操作。編譯完成后生成一個 .s 文件，即匯編文件。

詞法分析

詞法分析是使用一種叫做lex的程序?qū)崿F(xiàn)詞法掃描，它會按照用戶之前描述好的詞法規(guī)則將輸入的字符串分割成一個個記號。產(chǎn)生的記號一般分為：關(guān)鍵字、標識符、字面量（包含數(shù)字、字符串等）和特殊符號（運算符、等號等），然后他們放到對應的表中。

語法分析

語法分析器根據(jù)用戶給定的語法規(guī)則，將詞法分析產(chǎn)生的記號序列進行解析，然后將它們構(gòu)成一棵語法樹。對于不同的語言，只是其語法規(guī)則不一樣。

語義分析

語法分析完成了對表達式語法層面的分析，但是它不了解這個語句是否真正有意義。有的語句在語法上是合法的，但是卻是沒有實際的意義，比如說兩個指針的做乘法運算，這個時候就需要進行語義分析，但是編譯器能分析的語義也只有靜態(tài)語義。

靜態(tài)語義：在編譯期就可以確定的語義。通常包括聲明與類型的匹配、類型的轉(zhuǎn)換。比如當一個浮點型的表達式賦值給一個整型的表達式時，其中隱含一個從浮點型到整型的轉(zhuǎn)換，而語義分析就需要完成這個轉(zhuǎn)換，再比如，將一個浮點型的表達式賦值給一個指針，這肯定是不行的，語義分析的時候就會發(fā)現(xiàn)兩者類型不匹配，編譯器就會報錯。動態(tài)語義：只有在運行期才能確定的語義。比如說兩個整數(shù)做除法，語法上沒問題，類型也匹配，聽著好像沒毛病，但是，如果除數(shù)是0的話，這就有問題了，而這個問題事先是不知道的，只有在運行的時候才能發(fā)現(xiàn)他是有問題的，這就是動態(tài)語義。

3 匯編

匯編對應生成的文件是目標文件，目標文件由機器碼寫成。

4 鏈接

目標文件經(jīng)過鏈接可以形成一個可執(zhí)行文件。鏈接過程主要包括了符號決議和重定位。

符號決議

有時候也被叫做符號綁定、名稱綁定、名稱決議、或者地址綁定，其實就是指用符號來去標識一個地址。比如說 int a = 6，這樣一句代碼，用a來標識一個塊4個字節(jié)大小的空間，空間里邊存放的內(nèi)容就是6。

重定位

重新計算各個目標的地址過程叫做重定位，重定位分為以下兩步：合并相同類型的節(jié)，然后鏈接器將運行時的內(nèi)存地址賦給新的聚合節(jié)。這一步完成，程序中的每條指令和全局變量都有唯一的運行時內(nèi)存地址了。鏈接器修改代碼節(jié)和數(shù)據(jù)節(jié)中對于每個符號的引用，使得他們指向正確的運行時地址。

對這些如果感興趣，可以在評論區(qū)留言，在這里就不展開詳細描述了。