编译与构建过程

本章介绍 Auto 代码如何变为可执行文件。你将学习编译流水线、Auto 如何替代 C 预处理器， 以及 pac.at 和 auto b 如何替代 Makefile 管理多文件项目。

51. 编译流水线

C 编译有四个阶段：

1. 预处理 —— 展开 #include、#define、#ifdef
2. 编译 —— 将 C 源码转换为汇编
3. 汇编 —— 将汇编转换为目标代码（.o 文件）
4. 链接 —— 将目标文件和库组合为可执行文件

Auto 在此流水线之前增加了一个转译步骤：

auto.at → [a2c 转译器] → auto.c → [cc 编译器] → auto.o → [链接器] → auto

a2c 转译器将 Auto 源码转换为 C 源码。然后标准的 C 编译器（gcc、clang 或 msvc） 接管后续流程。

对此文件运行 auto b 会依次调用 a2c、cc 和链接器。结果是一个不依赖 Auto 运行时的 原生可执行文件。

52. 预处理器与宏

C 使用预处理器定义常量和宏函数：

#define PI 3.14159
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

宏是文本替换——没有类型检查、没有作用域，还存在多重求值的微妙 bug。Auto 完全 消除了预处理器：

Auto 的 let 创建不可变绑定（类似 C 的 const）。max 函数是类型安全的， 且只求值一次。编译器可能会内联它以获得与宏相当的性能，但没有宏的危险。

53. 条件编译

C 使用 #ifdef 处理平台特定代码：

#ifdef _WIN32
    #include <windows.h>
#else
    #include <unistd.h>
#endif

Auto 没有条件编译。相反，为不同平台使用不同的源文件，通过 pac.at 配置在 构建时选择正确的文件。这使得每个文件都完整且可读。

对于构建时配置，Auto 支持 comptime 块在转译期间求值常量，但这是高级话题， 超出了本章范围。

54. 内联函数

C 的 inline 关键字建议编译器将函数体复制到调用点：

static inline int square(int x) { return x * x; }

Auto 没有 inline 关键字。a2c 转译器和 C 编译器协同决定内联。像 max 这样 的小函数自动成为内联候选。你可以在 pac.at 中通过注解提示优先级：

optimize: "speed"   // 偏好更快代码，更多内联
optimize: "size"    // 偏好更小代码，更少内联

55. Makefile 与 pac.at

C 项目使用 Makefile 定义构建规则：

CC = gcc
CFLAGS = -Wall -O2

main: main.o utils.o
	$(CC) $(CFLAGS) -o main main.o utils.o

main.o: main.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c main.c

Auto 用 pac.at——一个声明式项目文件——替代 Makefile。你声明构建什么，而不是 如何构建：

pac.at 文件列出应用及其依赖。运行 auto b 读取 pac.at，将所有 .at 文件 转译为 .c，编译它们，并链接结果。无需编写规则，无需跟踪时间戳。

56. 多文件项目

C 将代码分散在 .c 和 .h 文件中。头文件声明类型和函数；源文件定义它们。 你必须保持头文件和源文件同步。

Auto 使用 mod 和 use 组织代码，无需头文件：

mod math_utils 声明创建一个模块。use math_utils 声明导入它。a2c 转译器 自动生成对应的 .h 和 .c 文件，保持声明和定义始终同步。

57. 静态库与共享库

C 将库构建为归档文件（.a 静态）或共享对象（.so / .dll）：

ar rcs libmath.a math.o       # 静态库
gcc -shared -o libmath.so math.o  # 共享库

Auto 的 auto b 命令通过 pac.at 配置处理库创建：

lib("math_utils") {
    src: ["math_utils.at"]
    type: "static"    # 或 "shared"
}

当你在 pac.at 中声明一个库时，auto b 转译 Auto 源文件，编译它们，并归档。 其他模块通过将库列为依赖来链接。你永远不需要手动运行 ar 或 ld。

58. 编译器标志

C 项目向编译器传递标志：

gcc -Wall -Wextra -O2 -std=c11 -o program main.c

Auto 在 pac.at 中设置合理的默认值：

标志	用途	Auto 默认值
-Wall -Wextra	启用警告	是
-O2	优化级别	是
-std=c11	C 标准	C11
-g	调试符号	Debug 构建
-DNDEBUG	禁用断言	Release 构建

在 pac.at 中覆盖默认值：

app("myapp") {
    cflags: ["-O3", "-march=native"]
}

59. 目标文件

每个 .c 文件编译为一个目标文件（Linux/macOS 上为 .o，Windows 上为 .obj）。 目标文件包含带有未解析符号的机器代码。链接器通过组合目标文件来解析符号。

当 auto b 在多文件项目上运行时：

math_utils.at → math_utils.c → math_utils.o ─┐
                                               ├→ 链接器 → myapp
main.at       → main.c       → main.o       ─┘

每个 Auto 源文件生成恰好一个 .c 文件，后者生成一个 .o 文件。链接器将它们 组合为最终的可执行文件。理解这个流程有助于调试"undefined reference to foo" 之类的链接错误——这意味着链接器找不到定义 foo 的目标文件。

60. 练习：构建多文件项目

构建一个小型项目，包含一个计数器模块和主程序。本练习涵盖模块创建、构建过程 和链接。

尝试以下操作：将 Counter 类型拆分到自己的文件 counter.at 中，使用 mod counter，创建一个列出两个文件的 pac.at，然后运行 auto b 构建项目。 验证 a2c 生成了 counter.h、counter.c、main.c 并正确链接了它们。

快速参考

概念	Auto	C
转译	a2c main.at	N/A
构建	auto b	make
项目文件	pac.at	Makefile
常量	let pi float = 3.14	#define PI 3.14
宏函数	fn max(a, b) int	#define MAX(a,b) ...
条件编译	独立源文件	#ifdef
模块声明	mod math_utils	math_utils.h + math_utils.c
模块导入	use math_utils	#include "math_utils.h"
静态库	lib("name") { type: "static" }	ar rcs libname.a
共享库	lib("name") { type: "shared" }	gcc -shared
编译器标志	pac.at cflags 字段	Makefile 中的 CFLAGS
优化	optimize: "speed"	-O2 / -O3