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hello程序的一生

发表于

hello程序是我们梦开始的地方，尽管它非常简单，但是为了让它实现运行，系统的每个主要组成部分都需要协调工作，我们将通过跟踪hello程序的生命周期开始对系统的学习。

源程序

hello程序的生命周期是从一个源程序开始的，即程序员通过编辑器创建并保存的文本文件，由ASCII字符组成，其它的所有文件统称为二进制文件。

在终端中打开nano编辑器，写入hello.c文件内容：

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#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("hello,world\n");
    return 0;
}

保存后退出编辑器。

预处理、编译、汇编、链接

  • 预处理：在终端中输入命令：gcc -E hello.c -o hello.i 生成hello.i文件
  • 编译：在终端中输入命令：gcc -S hello.i -o hello.s 生成hello.s文件
  • 汇编：在终端中输入命令：gcc -c hello.s -o hello.o 生成hello.o文件
  • 链接：在终端中输入命令：gcc hello.o -o hello生成可执行文件hello

预处理

预处理程序对源程序中以字符#开头的命令进行处理，将include后面的.h头文件嵌入到源程序文件中，预处理程序的输出结果还是一个源程序文件（相当于将多个源程序文件拼接在一起），以i为扩展名。

编译

编译程序对预处理后的源程序进行编译，生成一个汇编语言源程序文件，以s为扩展名。

在本例中我们在终端输入命令查看hello.s文件：cat hello.s

汇编

汇编程序（as）对汇编语言源程序进行汇编，生成一个可重定位目标文件，以o为扩展名。这个文件中的数据和其他信息是以二进制表示的，所以终端中打开是乱码。

链接

链接程序（ld）将多个可重定位目标文件和标准库函数合并成一个可执行目标文件，简称可执行文件。在本例中，链接器将hello.o文件和标准库函数printf所在的可重定位目标模块printf.o进行合并，生成可执行文件hello。

执行

在此刻，hello源程序已没有了当初的模样，而是以二进制形式的可执行文件存储在磁盘上，在终端输入./hello命令，即可执行hello程序，输出“hello,world\n”。在此过程中，可执行文件被加载到内存中，由系统执行操作。

反汇编

反汇编即是指将可执行文件反汇编还原成汇编语言或其他语言。但通常反编译出来的程序与原程序会存在些许不同，虽然执行效果相同，但程序代码会发生很大的变化，就操作而言，反汇编是汇编的逆过程。

在终端输入命令：objdump -d hello.o得到反汇编代码

以上内容是由hello.o机器码反汇编而来，其和编译而来的hello.s格式存在着不同，hello.s在格式上来讲更加易读，更接近源代码的格式。而反汇编得来的代码中含有机器码和相应的操作符。此外，反汇编得来的代码显得更加精简，系统对此做了优化，去除了一部分无用而冗余的代码。