一文读懂代码是如何运行的？

你写的代码，无论是Python、Java还是C++，本质上都是一份普通的文本文件，电脑CPU根本看不懂代码。

我们写的代码是“高级语言”，比如print(“hello”)，本质是给人看的、符合人类逻辑的指令；但CPU只认一种“语言”——机器语言，也就是由0和1组成的二进制代码。

所以代码能跑起来，第一步就是把高级语言翻译成机器语言，这是最关键的一步。这个“翻译”工作，靠两种核心工具，编译器和解释器，对应不同的编程语言。编译器或者解释器它们的作用只有一个：翻译。它们会把我们写的高级语言，翻译成 CPU 能看懂的**“汇编语言”，然后再进一步翻译成0和1组成的二进制代码。

本文只说编译器，像C、C++这类语言会用到它。编译到运行的工作主要分4步。

第一步：你写完代码后，编译器做的第一件事，不是立刻翻译，而是先进行预编译，预编译阶段干三件核心的事情。

一、头文件展开。当你写 #include 的时候，预编译器并不是“记住你用了它”，而是直接把头文件里的内容，原封不动地拷贝进你的代码里。从编译器的视角看，根本不存在什么“头文件”，它看到的，只是一份已经被完全展开的巨大源码文件。

二，宏替换。#define 本质上就是纯文本替换。比如你写：#define MAX 100，预编译之后，代码里所有的 MAX，都会被直接替换成 100。

三，条件编译。#ifdef、#ifndef、#if 这些语句，会在预编译阶段被直接判断。条件不满足的代码，直接被删除，根本不会进入后续的编译流程。

第二步，语法检查和编译。语法对不对？类型合不合理？有没有明显的错误？这一步我们叫：语法分析和语义分析。如果你少写了分号、变量类型不匹配，编译器就在这一步直接把你拦下来。检查通过之后，编译器才会真正开始翻译。这一步结束后，你得到的通常还不是最终程序，而是：目标文件。目标文件里，已经是接近 CPU 能执行的机器指令了，但还差最后一步。

接着来到第三步，链接。链接这一步，很多人平时不太注意，但它非常关键。因为你写的程序，几乎从来不是“孤立”的。你用到了用了系统库、用了第三方库。这些代码并不在你写的那个 .c 或 .cpp 文件里。链接要做的事情就是：把你写的代码，和所有依赖的库代码，拼接到一起。链接完成之后，才会生成一个真正意义上的：可执行程序。比如 Linux 下的 ELF 文件。到这里，代码已经不再是代码了，而是一份 CPU 能理解、操作系统能加载的二进制程序。

接下来是第四步，运行。当你在命令行里敲下程序名，或者双击一个 exe 文件时，操作系统开始登场了。操作系统会做几件事：一，把程序从磁盘加载到内存。因为 CPU 只能从内存里取指令执行，不能直接跑硬盘上的程序。二，给程序分配资源。比如进程 ID、内存空间、文件句柄、栈和堆。三，把 CPU 的执行权交给程序的入口地址。从这一刻开始，CPU 才真正开始一条一条执行你的指令。