helloworld解析執(zhí)行過程

helloworld解析執(zhí)?過程開篇學(xué)習(xí)任何?門編程語?，都會從helloworld開始。對于?門從未接觸過的語?，在短時間內(nèi)我們都能?這種語?寫出它的helloworld。這篇?章將簡單的討論程序的運?機制開發(fā)平臺隱藏的過程每?種語?都有??的開發(fā)平臺，我們的程序?多是也都是在這?誕?的。從程序源代碼到可執(zhí)??件的轉(zhuǎn)化過程其實是分很多步?且是很復(fù)雜的，只是?現(xiàn)在的開發(fā)平臺把所有的這些事情都??承擔了，給我們帶來?便的同時她也影藏了?量的實現(xiàn)細節(jié)。所以?多程序員只負責編寫代碼，其它的復(fù)雜的轉(zhuǎn)換?作則由開發(fā)平臺默默完成。3裝載進?內(nèi)存，運??件howtosloveit》??對這種?法也有敘述。在解題的時候可以通過增加中間層來簡化問題）那么從源代碼到可執(zhí)??件的過程可以這樣理解。從源代碼到可執(zhí)??件也是?樣的，通過（不斷的）在他們之間增加中間層，來解決問題。和上?說的，，再把中間?件轉(zhuǎn)化為我們需要的?標?件。在處理?件的時候就是按照這種思路來的。更專業(yè)的說法是：?標?件。她不是可執(zhí)?程序，需要和其它的?標?件進?鏈接、裝載后才能執(zhí)?。對于?個源程序，開發(fā)平臺?先要做的就是把源程序翻譯成機器語?。其中很重要的?部就是編譯。相信很多?都知道，就是把源代碼翻譯成機器語?（其實就是?堆?進制代碼）。編譯知識很重google。?標?件格式：現(xiàn)在來看?下上?說的?標?件是如何組織的（也就是存放結(jié)構(gòu)）。起源：想象?下如果是你來設(shè)計會如何組織這些?進制代碼？就像書桌上的物品要分類放置才整潔?樣，為了便于管理翻譯出來的?進制代碼也分類存放，把表?代碼segment）的東西。標準：COFFcommonobjectfileformatwindowsLinuxCOFF?同?異，都可以認為是它的變種。a.out：a.outa.out的?件。google。:上圖是?標?件的典型結(jié)構(gòu)，實際的情況可能會有所差別，但都是在這個基礎(chǔ)上衍?出來的。ELF?件頭：即上圖中的第?個段。其中的header是?標?件的頭部，??包含了這個?標?件的?些基本信息。如該?件的版本、?標機器型號、程序??地址等等。重定位段包括了?本重定位和數(shù)據(jù)重定位，??包含了重定位信息。?般來說，代碼中都會存在引?了外部的函數(shù)，或者變量的情況。既然是引?，那么這些函數(shù)、變量并沒存在該?標?件內(nèi)。在使?他們的時候，就要給出他們的實際地址（這個過程發(fā)?在鏈接的時候）。正是這些重定位表，提供了尋找這些實際地址的信息。理解了上?之后，?本重定位和數(shù)據(jù)重定位也就不難理解了。符號表：符號表包含了源代碼中所有的符號信息?！皊tudent”這個符號，對應(yīng)的在符號表中就包括這個符號的信息。包括這個符號所在的段、它的屬性（讀寫權(quán)限）等相關(guān)信息。其實符號表最初的來源可以說是在編譯的詞法分析階段。在做詞法分析的時候，就把代碼中的每個符號及其屬性都記錄在符號表中。字符串表：和符號表差不多的功能，存放了?些字符串信息?，F(xiàn)實中的?標?件會?這個模型要復(fù)雜些，但是它的思路都是?樣的，就是按照類型來存儲，再加上?些描述?標?件信息的段和鏈接中需要的信息。{}gcchello.ca.out。a.outvima.out是何等東西，怎能這么簡單就暴露出來呢vim“"objdump。有了它，我們就能徹底的去了解?readelf也很有?，這個在后?介紹。LinuxgoogleLinuxGCCObjdumpreadelfLinux的童鞋ubuntu~a.out的組織結(jié)構(gòu)：（每段的起始地址、、??等等）查看?標?件的命令是objdump-ha.out就和上?中描述的?標?件的格式?樣，可以看出是分類存儲的。?標?件被分為了6段。從左到右，第?列（IdxName）是段的名字，第?列（Size）是??，VMA為虛擬地址，LMA為物理地址，F(xiàn)ileoff是?件內(nèi)的偏移。也就是這段相對于段中某?參考（?般是段起始）的距離。最后的Algn是對段屬性的說明，暫時不?理會段：代碼段。段：也就是上?說的數(shù)據(jù)段，保存了源代碼中的數(shù)據(jù)，?般是以初始化的數(shù)據(jù)。這?的?標?件格式只是列出實際情況中主要部分。實際情況還有?些表未列出。如果你也在?Linux，可以?objdump-X列出更詳細的段“comment”GCC編譯器，后?的是版本號。a.out，再研究?下他的匯編形式是恨必要的objdump-da.outmainmainmain函數(shù)執(zhí)?以后都還有多?作要做。即初始化函數(shù)執(zhí)?環(huán)境以及釋放函數(shù)占?的空間等。上?的圖中，左邊是代碼的?六進制形式，左邊是匯編形式。對匯編熟悉的童鞋應(yīng)該能看懂?部分，這?就不在多述。在介紹?標?件格式的時候，提到過頭?件這個概念，??包含了這個?標?件的?些基本信息。如該?件的版本、?標機器型號、程序??地址等等。下圖是?件頭的形式：d圖中分為兩欄，左邊?欄表?的是屬性，右邊是屬性值。第??常被稱為魔數(shù)。后?是?連串的數(shù)字，其中的具體含義就不多說了，可以??去google。上?是內(nèi)容?具體的實例說了?標?件內(nèi)部的組織形式，?標?件只是產(chǎn)?可執(zhí)??件過程中的?個中間過程，對于程序是如何運?的還沒做討論，?標?件是如何轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓤?zhí)??件以及可執(zhí)??件是如何執(zhí)?的將在下?的部分中討論鏈接通俗的說就是把?個可執(zhí)??件。合并成?個?件的過程就是鏈接了。有專門的過程?來鏈接程序，稱為鏈接器。他將?些輸?的?標?件加?后合成?個輸出?件。這些?標?件中往往有相互的數(shù)據(jù)、函數(shù)引?。helloworld的反匯編形式，是?個還沒有經(jīng)過鏈接的?件，也就是說當引?外部函數(shù)的時候是不知道其地址的：如下圖：calprintf()printf()“ffffff”來表?它的地址。等經(jīng)過鏈接以后，這個地址就會變?yōu)楹瘮?shù)的實際地址，應(yīng)為連接后這個函數(shù)已經(jīng)被加載進?這個?件中了。鏈接的分類：相關(guān)的數(shù)據(jù)或函數(shù)合并為?個?件的先后可以把鏈接分為靜態(tài)鏈接和動態(tài)鏈接。靜態(tài)鏈接：AB都需要?到某個庫函數(shù)，同時執(zhí)?時，內(nèi)存中就存在該庫函數(shù)的兩份拷貝，這?疑浪費了存儲空間。當規(guī)模擴?的時候，這種浪費尤為明顯。靜態(tài)鏈接還有不容易升級等缺點。為了解決這些問題，現(xiàn)在的很多程序都?動態(tài)鏈接。動態(tài)鏈接：和靜態(tài)鏈接不?樣，動態(tài)鏈接是在程序執(zhí)?的時候才進?鏈接。也就是當程序加載執(zhí)?的時候。還是上?的例?，如果都?到了庫函數(shù)Fun()Fun()的?個拷貝。關(guān)于鏈接還有很多知識，以后會?專門的?章來談。這?就不展開講了。我們知道，程序要運?是必然要把程序加載到內(nèi)存中的。在過去的機器?都是把整個程序都加載進?物理內(nèi)存中，現(xiàn)在?般都采?了虛擬存儲機制，即每個進程都有完整的地址空間，給?的感覺好像每個進程都能使?完成的內(nèi)存。然后由?個內(nèi)存管理器把虛擬地址映射到實際的物理內(nèi)存地址。按照上?的敘述，程序的地址可以分為虛擬地址和實際地址。虛擬地址即她在她的虛擬內(nèi)存空間中的地址，物理地址就是她被加載的實際地址。在上?中查看段0.加載的過程可以這樣理解：先為程序中的各部分分配好虛擬地址，然后再建?虛擬地址到物理地址的映射。其實關(guān)鍵的部分就是虛擬地址到物理地址的映射過cpupc就指向?件中的代碼起始位置，然后程序就按順序執(zhí)?。從源代碼到可執(zhí)??件通