C程序需要经过编译和链接的过程，是因为这一过程能够将高级语言编写的源代码转换成机器可以直接执行的代码。具体来说，编译和链接的主要目的包括以下几点：
编译
过程：编译器读取C程序源代码，进行词法和语法分析，将其转换成功能等效的汇编代码。这个过程通常包含预处理和编译优化两个阶段。
目的：将C语言的高级指令转换成汇编语言，便于后续的链接过程。
链接
过程：链接器将编译生成的目标文件（.o文件）拼接起来，并加入操作系统所需的启动代码和程序引用的库函数实现。这个过程可能包括静态链接和动态链接两种方式。
目的：将多个目标文件和库文件组合成一个完整的可执行文件，使其能够在硬件上运行。
库函数和头文件
头文件：包含指令如`include`，用于声明函数原型和宏定义，使得多个C源程序可以共享这些定义。
库函数：如`printf`等，通常存储在系统库中，编译器在链接阶段会查找这些库函数的实现，并将其代码加入到最终的可执行文件中。
错误检测与优化
编译器错误检测：在编译过程中，编译器会检查代码中的错误，提供有用的错误信息，帮助开发者定位和修正问题。
编译优化：编译器会对代码进行优化，提高程序的执行效率，减少不必要的代码。
生成可执行文件
格式：最终生成的可执行文件格式取决于操作系统，例如在Windows平台上是PE格式，Linux平台上通常是ELF格式。
执行：可执行文件包含了程序所需的所有代码和数据，可以直接被计算机加载并执行。
总结来说，C程序的编译链接过程是将其从高级语言代码转换成机器可执行代码的关键步骤，涉及预处理、编译、汇编和链接等多个阶段，确保了程序能够在硬件上顺利运行。