c01_由一個hello.c源文件到生成hello可執行文件的有趣過程。

對於c語言，老是想搞搞，之前編寫c語言都是在IDE中一個build一個run就看結果，雖然對預處理彙編之類的中間過程也有過了解，但時間一久就忘了，so，今天就寫下個筆記，來看看由一個hello.c源文件到產生一個可執行文件的整個過程。本例子在linux平臺下運行:

寫個hello.c源文件吧.

#include<stdio.h>
int main()

{

　　printf("hello,world\n");

　　return 0;

}

ok,hello.c源文件寫完。

一個.c源文件到產生目標文件要經歷4個步驟,分別是：預處理階段 -> 編譯階段 -> 彙編階段 -> 連接階段。

（1）預處理階段(加入相應庫，宏替換等)

gcc hello.c -E > e.txt  ( >號是重定向，把預處理的結果輸入到e.txt文件中 )

預處理階段是用預處理器處理的，它只是簡單的把stdio.h庫簡單的加入到文件中，查看e.txt文件以下：

...前面省略不少

extern char *ctermid (char *__s) __attribute__ ((__nothrow__));
# 908 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern void flockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__));

extern int ftrylockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__)) ;

extern void funlockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__));
# 938 "/usr/include/stdio.h" 3 4

# 2 "hello.c" 2
int main()
{
printf("hello,world\n");

return 0;
}

能夠看到，在這裏預處理階段只是把相應的庫文件添加到程序中。

（2）編譯階段（生成彙編程序）

gcc hello.c -S   這裏hello.c通過預處理和編譯，生成hello.s的彙編文件，它是一個文本文件，以下：

.file "hello.c"
.section .rodata
.LC0:
.string "hello,world"
.text
.globl main
.type main, @function
main:
.LFB0:
.cfi_startproc
pushq %rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
movq %rsp, %rbp
.cfi_def_cfa_register 6
movl $.LC0, %edi
call puts
movl $0, %eax
leave
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size main, .-main
.ident "GCC: (GNU) 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-23)"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits

（3）彙編階段（把彙編語言程序彙編成機器語言指令，並使用可重定位目標程序的格式來打包指令）

gcc hello.c -c   運行會把hello.c文件經過預處理，編譯，彙編三個階段，生成.o文件，hello.o文件是一個二進制文件不是文本文件，在這個階段彙編器會把第二階段生成的hello.s文件翻譯成機器語言指令，並把這些指令打包成一種叫作可重定位目標程序的格式，而後將結果存放在hello.o文件中，使用vim -b hello.o查看能夠發現都是亂碼，其中一行比較醒目以下：

^@UH<89><e5><bf>^@^@^@^@<e8>^@^@^@^@<b8>^@^@^@^@<c9><c3>^@^@^@hello,world^@^@GCC: (GNU) 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-23)^@^@^@^@^@^@^@^T^@^@^@^@^@^@^@^AzR^@^Ax^P^A

看到hello,world字符，就是咱們要打印的字符。

（4）連接階段（合併各個打包好的機器語言指令，生成可執行二進制文件）

gcc hello.o  -o hello 

在這個階段，連接器把printf.o文件和hello.o文件合併在一塊兒，生成一個可執行文件hello,經過運行：./hello

結果輸入以下：

hello,world

比較有意思的事情是，當咱們使用vim -b hello查看可執行目標文件時，發現頗有意思的一行以下：

3>^@^@^A^@^B^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@hello,world^@^A^[^C; ^@^@^@^C^@^@^@<e0><fe><ff><ff><^@^@^@<fc><fe><ff><ff>\^@^@^@^L<ff><ff><ff>t^@^@^@^T^@^@^@^@^@^@^@^AzR^@^A

看到沒，那個hello,world簡直就是黑夜中的燈火，太亮眼了，我想，若是我直接改這幾個字符再運行，會不會輸出另外的結果呢？

因而把 hello,world 改爲 hello,c ,而後保存，在期待中運行： ./hello

輸出：

段錯誤 (core dumped)

這是什麼狀況？？？

查查發現，這應該和彙編階段產生的可重定位目標程序的格式有關，連接時已經使用該格式來描述程序。關於可重定位的內容比較複雜，這裏就不說了，在這個可執行hello程序中，若是想經過改變hello的內容來讓結果改變，要作的就是一個蘿蔔一個坑，使用其餘文本代替hello,world文件便可。

在這裏使用 ilovehaha,c 來代替 hello,world, 要注意代替的字符必須和被代替的字符長度相同，好了，更改後在期待中輸入：./hello

輸出：

ilovehaha,c

驗證結論，這就是一個hello.c源文件通過處理後生成hello可執行文件的有趣過程，over