探秘计算机程序运行奥秘：从编译到执行全过程解析

为了使计算机程序得以运行，计算机需要加载代码，同时也要加载数据，然后由处理器执行指令。整个过程可以总结为编译、链接、装载、执行。

1、编译编译过程又可以被分为两个阶段：编译、汇编。编译是指编译器读取字符流的源程序，对其进行词法与语法的分析，将高级语言指令转换为功能等效的汇编代码。 汇编器是将汇编代码转变成机器可以执行的命令，每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。汇编相对于编译过程比较简单，根据汇编指令和机器指令的对照表一一翻译即可。

2、链接链接的主要内容是将各个模块之间相互引用的部分处理好，使得各个模块之间能够正确地衔接。链接又分为静态链接和动态链接：静态链接是指在编译阶段直接把静态库加入到可执行文件中去，这样可执行文件会比较大动态链接则是指链接阶段仅仅只加入一些描述信息，而程序执行时再从系统中把相应动态库加载到内存中去。

3、装载程序在经过链接后，得到了可执行文件，下一步就需要将可执行程序加载到内存中。由于现代操作系统均采用分页的方式来管理内存，所以操作系统只需要读取可执行文件的文件头，之后建立起可执行文件到虚拟内存的映射关系，而不需要真正的将程序载入内存。

4、运行加载器将可执行目标文件中的代码和数据从磁盘复制到内存中，然后通过跳转到程序的第一条指令或入口点来运行程序。在程序的运行过程中，CPU发现有些内存页在物理内存中并不存在并因此触发缺页异常，此时CPU将控制权限转交给操作系统的异常处理函数，操作系统负责将此内存页的数据从磁盘上读取到物理内存中。数据读取完毕之后，操作系统让CPU jmp到触发了缺页异常的那条指令处继续执行，此时指令执行就不会再有缺页异常了。扩展资料为使计算机按预定要求工作，首先要编制程序，无论是最早的操作系统还是现代操作系统，程序的运行都是计算机工作的本质。早期计算机是单任务执行，由程序员直接编写操作系统可以识别的机器语言，到现在可以实现多道程序并行，并且程序的开发由更利于程序员理解的高级语言编写，源程序在经过一系列翻译过程，变成计算机理解的机器语言，再执行。整个程序执行的过程，需要CPU、内存、程序代码、设备等配合，才能实现程序要表达的功能。