一段代码的前世今生

0x01

首先，Linux下，一个C语言的hello world程序如下：

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

然后使用gcc命令将这段代码变成一个可执行程序。

$ gcc -g -Wall 0_1_hello_world.c -o hello_world

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先讲gcc的过程。
其中过程涉及到：预处理、编译、汇编和链接四个步骤。
只是gcc自动完成了这一系列的步骤。

预处理

预处理是用来处理预处理命令的。
例如，c语言中的#include就是预处理命令，它的作用是把头文件的内容包含到本文件中。(大一就学了好吗？)

$ gcc -E 0_1_hello_wolrd.c 
$ gcc -E 0_1_hello_world.c > 0_1_hello_world.i 

执行上面第一条命令，可以在预处理后自动停止后面的操作，并将预处理的结果输出到标准输出。
执行上面第二条命令，可以得到预处理后的文件，很明显能看出，预处理后的文件是一个后缀名为i的文件。

这个时候，我才明白，当时学习c语言的时候为什么说千万不能在头文件中定义全局变量。
答案是：
因为定义全局变量的代码会存在于所有以#include包含该头文件的文件中，也就是说，所有的这些文件，都会定义一个同样的全局变量，这样不可避免的就会引起冲突。

编译

编译，就是对源代码进行语法分析，并优化产生对应的汇编代码的过程。
简单的说，编译做的事情就是：
**源码---->汇编代码 **
同样，gcc也可以让你看到编译后的汇编代码。

$ gcc -S 0_1_hello_world.c -o hello_world.s

-S这个参数是啥意思呢？
就是让gcc在编译完成后停止后面的动作。
可以看到，源码编译完成后的汇编代码，是一个后缀名为s的文件。

汇编

汇编，就是把源码变成可执行的指令，并生成目标文件。
粗俗一点讲，就是把一堆你认识的代码变成计算机认识的指令。

$ gcc -c 0_1_hello_world.c -o 0_1_hello_wolrd.o

此指令作用在此就不赘述了。

链接

这一步骤，大概大学是教过的吧，但的确是完全还给老师，不记得了。
链接，就是把各个目标文件(包括库文件)链接成为一个可执行的程序。这里面涉及的东西就太多了，什么地址和空间的分配啥的....
在Linux里面，这个是由GNU的链接器ld完成的。
**整个gcc的过程，可以用gcc的-v参数查看完成和详细的编译过程

$ gcc -g -Wall -v 0_1_hello_world.c -o hello_world

0x03

一个可执行的文件，里面是什么样的呢？
Linux下面的二进制可执行文件的格式一般都是ELF。
可以使用readelf命令来查看ELF格式。
然后你会看到一大堆不是很懂的东西....
包括ELF Header、Section Headers、Key to Flags等...

0x04

一个程序 到底是怎么run起来的？
在Linux下，可以用strace这个命令来跟踪系统的调用，从而明白这个程序是怎么运行的，调用了一些什么。

$ strace ./hello_world

strace命令显示的是hello_world这个程序开始执行后的所有输出。

0x05

此文是之前瞄了一眼同事的Linux内核相关书籍后总结整理的，仅为记录，知识相对较深。对于除Linux内核开发人员之外的人，大概都不怎么会用到。
算是自己记录一下冷知识吧。