当我在做软件集成时，看见build一条一条log往下走，我就特别好奇这背后都在做什么。

于是问了下Deepseek：ECU应用层软件编译成可执行文件都需要经历哪些过程？得到的回答很满意，本回答虽然有非常多的专业术语，但是作为一篇类似于综述的文章，还是一个不错的引导。

ECU（电子控制单元）应用层Simulink模型产生的代码，要最终变成可以在目标微控制器上运行的可执行文件，需要经过一个标准的软件编译流程。这个流程通常称为Build过程，主要包含以下几个核心步骤：预处理，编译，汇编和链接，如下所示:

1. 预处理

预处理是指在编译器正式处理源代码之前，对源代码进行文本级别的处理和修改，其主要操作包括：

宏展开，即将源代码中定义的宏替换为其定义的内容。

头文件包含，即将 `#include` 指令指定的头文件内容插入到源文件中。

条件编译，根据 `#if`, `#ifdef`, `#ifndef`, `#else`, `#elif`, `#endif` 等指令，决定哪些代码块被包含在后续编译中。

删除注释，移除源代码中的注释。

特殊指令处理，即处理其他预处理器指令（如 `#pragma`, `#line`, `#error`）

预处理的输入的是模型生成的 .c 和 .h源代码文件，其输出是经过文本替换和修改后的“预处理过的”源代码（通常是 .i文件，但其输出通常是临时的，对用户不可见）。

2. 编译

编译是指将预处理后的高级语言源代码（C/C++）翻译成目标处理器架构的汇编语言代码。其主要操作包括:

词法分析，即将源代码字符流分解成有意义的词法单元。

语法分析，根据语法规则将词法单元组合成语法结构（如表达式、语句、函数、模块），构建抽象语法树。

语义分析，即检查程序的语义正确性（如类型检查、变量声明检查、函数调用匹配）。

中间代码生成，生成一种与机器无关的中间表示形式。

代码优化，在中间代码层面进行各种优化（如常量折叠、公共子表达式消除、死代码消除、循环优化等），以提高生成代码的效率（执行速度或大小）。

目标代码生成，将优化后的中间代码转换成特定处理器架构的汇编语言代码

编译的输入是预处理后的源代码。编译的输出是针对每个 .c文件生成的汇编语言文件（通常是.s或.asm文件）。

3. 汇编

汇编是将汇编语言代码翻译成机器可以识别的目标文件。汇编的主要操作有:

将汇编指令逐条翻译成对应的机器指令（二进制操作码）。

处理汇编器指令（如定义数据段、代码段、符号标签）。

解析符号引用（函数名、变量名），但此时地址通常是临时的或未解析的。

生成可重定位的目标文件。这意味着文件中的代码和数据地址还不是最终在内存中运行的地址，还需要链接器来最终确定。

汇编的输入是编译器生成的汇编语言文件（.s/ .asm）。输出是目标文件（通常是.o或.obj文件）。每个.c文件经过编译和汇编后产生一个.o文件，这个文件包含机器码、数据、符号表（函数和变量名及其属性）和重定位信息（哪些地址需要链接时修正）等。

4. 链接

链接是将多个目标文件以及所需的库文件组合起来，解析它们之间的相互引用（函数调用、变量访问），并分配最终的运行内存地址，生成一个完整的可执行文件。

链接的主要操作有：

符号解析，链接器扫描所有输入的目标文件和库文件，构建一个全局符号表。对于每个符号引用（如调用的函数名、引用的变量名），查找其定义（符号的值/地址）。如果找不到定义，会报告“未定义引用”错误。

重定位：合并所有输入目标文件的代码段到一个代码区域（如 `.text`），合并所有输入目标文件的数据段到一个或多个数据区域（如 `.data` - 初始化数据， `.bss` - 未初始化数据），根据最终分配的内存布局（由链接器脚本定义），计算并修正所有目标文件中的地址引用（跳转指令地址、数据加载地址等），这些地址在之前的汇编阶段是临时的或基于0的。

库处理：链接器从指定的库文件（静态库.a/.lib或链接时动态库）中提取需要的目标模块（满足未解析符号的目标文件），将其加入到链接过程中。静态库的代码会被复制到最终的可执行文件中；动态库则只记录依赖关系，运行时才加载。

生成可执行文件格式：将链接好的代码、数据、符号表、重定位信息、程序头信息等，按照目标操作系统或加载器要求的格式（如 ELF、Intel HEX、S-Record）打包成最终的可执行文件（如 `.elf`, `.hex`, `.s19`, `.bin`）。

链接的输入是所有模型生成代码对应的.o/.obj文件；其他必要的用户代码.o/.obj文件，比如底层软件的目标文件或库（如AUTOSAR的MCAL、CDD、服务层等），RTE生成的目标文件或库（提供应用层与BSW的接口）等，以及编译器运行时库（如 `libc`, `libm` - 提供标准C函数实现）和其他第三方库。

链接器脚本， 它定义了目标处理器的内存布局（Flash/RAM 的起始地址和大小），各个段（`.text`, `.data`, `.bss`, `.rodata`, `.stack`, `.heap` 等）应该放置在内存中的什么位置。堆栈的起始地址和大小，入口点（程序开始执行的地址，通常是 `_start` 或 `Reset_Handler`）。

链接的输出可执行文件，比如.elf (包含丰富的调试信息、符号表、段信息)， .hex或.s19`(用于Flash烧写)和.map（链接映射文件，详细描述内存分配情况、各个符号的最终地址、各个段的大小和位置）。

5. 总结流程图

以上就是ECU应用层软件编译成可执行文件都需要经历的整体过程。

这里，在ECU开发中还有几个关键点要注意：

1. 交叉编译：编译过程是在开发主机上进行的，但生成的可执行文件是运行在目标ECU的特定微控制器上的。因此使用的是交叉编译工具链。

2. 链接器脚本：对于嵌入式系统至关重要，它精确地控制了代码和数据在有限的Flash和RAM资源中的布局，直接影响程序的运行和性能。它需要与目标硬件和软件架构（如AUTOSAR内存分区）紧密匹配。

3. 底层软件集成：模型生成的代码（应用层）必须与复杂的底层软件（BSW，如驱动、通信栈、诊断协议栈、OS、RTE）正确链接在一起。这通常通过AUTOSAR配置工具生成的代码和库来实现。

4. 优化：编译器优化选项（如 `-O1`, `-O2`, `-Os`）对生成代码的性能（速度）和大小有巨大影响。在资源受限的ECU上，代码大小优化 `-Os` 通常非常重要。优化也可能影响代码的可调试性。

5. 调试信息：编译和链接时加入调试信息（如 `-g` 选项）会生成包含源代码行号、变量名等信息的 `.elf` 文件，这对于使用调试器进行源代码级调试至关重要。

6. 后处理：生成的可执行文件（如 `.elf`）通常还需要经过一些后处理步骤才能用于生产：

将 .elf转换成更适合烧录工具使用的格式（如 .hex, .s19, .bin）。

校验和计算：为整个镜像或特定内存区域计算校验和（如CRC），存储在固定位置，用于ECU启动时的完整性验证。

安全签名：对镜像进行加密签名，确保软件的来源可信和完整性（安全启动）。

因此，从模型生成代码到最终的可执行文件，是一个涉及预处理、编译、汇编、链接等多个步骤的严谨过程，需要精确配置工具链（尤其是链接器脚本）并正确集成所有必要的软件组件。