程序的执行可以分为多个阶段，每个阶段都有特定的任务和作用。下图是典型的程序执行阶段：

图中的顺序有问题，正确初始顺序是：预处理阶段->加载时阶段->运行时阶段->终止阶段

下面将详细解释每个阶段具体做了什么处理。

编译阶段

预处理

功能：处理所有的预处理指令，例如#include、#define、#ifdef等。
具体操作：
- 展开宏定义。
- 处理文件包含（将#include的头文件内容插入到源文件中）。
- 处理条件编译指令。
- 移除注释。
生成结果：生成一个纯C++代码文件（.i文件），这个文件不再包含任何预处理指令。

编译

功能：将预处理后的C++代码转换成汇编代码。
具体操作：
- 词法分析：将代码转换成一个个的词法单元（tokens）。
- 语法分析：将词法单元组织成语法树（AST）。
- 语义分析：检查语法树的语义正确性，例如类型检查、变量作用域等。
- 生成汇编代码：将语法树转换成汇编代码。
生成结果：生成汇编代码文件（.s文件）。

汇编

功能：将汇编代码转换成机器码（目标代码）。
具体操作：
- 汇编器（Assembler）将汇编代码逐行转换成机器指令，并生成目标文件。
生成结果：生成目标文件（.o或.obj文件）。

链接

功能：将一个或多个目标文件和库文件组合成一个可执行文件。
具体操作：
- 符号解析：确定所有函数和变量的地址。
- 重定位：调整代码和数据地址以生成一个连续的地址空间。
- 合并代码段和数据段：将不同模块的代码段和数据段合并。
- 处理外部库：将使用到的外部库链接到最终的可执行文件中。
生成结果：生成可执行文件（在Windows下通常是.exe文件，在Linux下通常是无扩展名的可执行文件）。

示例

下面是一个简单的C++源文件的编译过程示例：

// example.cpp

#include <iostream>
#define PI 3.14

int main() {
    std::cout << "The value of PI is: " << PI << std::endl;
    return 0;
}

预处理：
- 展开头文件<iostream>的内容。
- 展开宏PI。
- 移除注释。
- 生成预处理后的文件（example.i）。
编译：
- 进行词法分析、语法分析、语义分析。
- 生成汇编代码（example.s）。
汇编：
- 将汇编代码转换成目标文件（example.o）。
链接：
- 链接器将example.o和标准库（如libc++）链接在一起。
- 生成最终的可执行文件（example.exe或a.out）。

通过这些阶段，C++源代码最终转换为可执行的机器码。

加载阶段

功能：将可执行文件从磁盘加载到内存，准备程序的运行环境。

内存分配

功能：操作系统分配内存给程序，包括代码段、数据段、堆和栈。

代码段（Code Segment）：存储程序的机器指令。
数据段（Data Segment）：存储全局变量和静态变量。分为已初始化数据段（BSS段）和未初始化数据段。
堆（Heap）：用于动态内存分配。
栈（Stack）：用于函数调用、局部变量和控制信息。

解析动态链接库

功能：

如果程序依赖于动态链接库（如Windows上的.dll文件或Linux上的.so文件），操作系统会找到这些库并将其加载到内存中。
动态链接器（Linker/Loader）负责解析和链接这些库，确保程序能够调用库中的函数和使用库中的变量。

图中这个经典的问题就是发生在这个阶段，也是初学者一头雾水的问题，图上这种问题一般都是以下几个原因：

缺失的动态链接库：mfc100u.dll文件未安装或未找到。
路径问题：程序无法定位到DLL文件的位置。
版本不匹配：DLL的版本不兼容。

解决思路，首先查看自己的电脑是否存在 mfc100u.dll 文件，不存在需要手动下载并且存放到链接库的目录下；如果存在但是路径不对，那直接复制粘贴过去就可以了。

重定位

如果在这个阶段出问题，大概率

调整内存中的地址，使得程序可以正确引用代码和数据。
将相对地址转换为绝对地址，确保程序在内存中的各个部分能够正确地相互引用。

启动阶段

功能：初始化程序的运行环境，包括初始化全局和静态变量、执行构造函数等。

运行时初始化

初始化全局变量和静态变量。
执行全局和静态对象的构造函数。
初始化未初始化数据段（BSS段）中的变量，将其值设为零。

与加载阶段分配内存的区别与联系（个人理解）：

如在代码中有下面这行代码 int a;
那么在分配内存时，是操作系统开辟了 4 个字节的内存空间，但是里面没有具体的值；到了运行初始化阶段，会给它赋初值，由于这里代码中没有明确指出初值是什么，默认设置为0。

库初始化

初始化C++标准库和其他依赖的库。
运行库的初始化代码，确保库中的全局状态正确设置。

设置栈

为主线程分配栈空间。
- 设置栈指针（Stack Pointer），准备函数调用。

调用入口函数

准备调用main函数。
- 一些系统和库会在调用main函数之前执行一些初始化代码，例如在C++中，可能会调用__libc_start_main函数来执行这些任务。

执行（运行）阶段

功能：执行程序的主逻辑，进行函数调用、内存管理和异常处理等。

具体操作：

调用main函数：
- 从main函数开始执行程序的主逻辑。
- main函数是程序的入口点，通常由系统调用来启动。
函数调用和返回：
- 根据程序的逻辑进行函数调用和返回。
- 栈用于管理函数调用和返回地址，局部变量在栈上分配。
内存管理：
- 根据需要分配和释放内存，例如通过new和delete操作符。
- 动态内存分配在堆上进行，程序需要负责管理这些内存，以避免内存泄漏和悬空指针。
异常处理：
- 处理C++异常（如try、catch块）。
- 确保程序能够捕获和处理运行时错误，避免程序崩溃。

结果：程序按照编写的逻辑执行，直到程序结束或遇到不可恢复的错误。

终止阶段

功能：清理和释放资源，确保程序正常退出并返回操作系统。