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firmianay
parent
e580953d01
commit
c84ccf50a6
@ -31,6 +31,17 @@ hello world
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```text
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$gcc -E hello.c -o hello.i
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```
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```
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# 1 "hello.c"
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# 1 "<built-in>"
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# 1 "<command-line>"
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......
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extern int printf (const char *__restrict __format, ...);
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......
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main() {
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printf("hello, world\n");
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}
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```
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预编译过程主要处理源代码中以 “#” 开始的预编译指令：
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- 将所有的 “#define” 删除，并且展开所有的宏定义。
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@ -44,6 +55,35 @@ $gcc -E hello.c -o hello.i
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```text
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$gcc -S hello.c -o hello.s
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```
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```
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.file "hello.c"
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.section .rodata
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.LC0:
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.string "hello, world"
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.text
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.globl main
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.type main, @function
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main:
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.LFB0:
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.cfi_startproc
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pushq %rbp
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.cfi_def_cfa_offset 16
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.cfi_offset 6, -16
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movq %rsp, %rbp
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.cfi_def_cfa_register 6
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leaq .LC0(%rip), %rdi
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call puts@PLT
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movl $0, %eax
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popq %rbp
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.cfi_def_cfa 7, 8
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ret
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.cfi_endproc
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.LFE0:
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.size main, .-main
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.ident "GCC: (GNU) 7.2.0"
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.section .note.GNU-stack,"",@progbits
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```
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编译过程就是把预处理完的文件进行一系列词法分析、语法分析、语义分析及优化后生成相应的汇编代码文件。
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#### 汇编
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@ -52,10 +92,61 @@ $gcc -c hello.s -o hello.o
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或者
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$gcc -c hello.c -o hello.o
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```
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```
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$ objdump -sd hello.o
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hello.o: file format elf64-x86-64
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Contents of section .text:
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0000 554889e5 488d3d00 000000e8 00000000 UH..H.=.........
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0010 b8000000 005dc3 .....].
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Contents of section .rodata:
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0000 68656c6c 6f2c2077 6f726c64 00 hello, world.
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Contents of section .comment:
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0000 00474343 3a202847 4e552920 372e322e .GCC: (GNU) 7.2.
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0010 3000 0.
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Contents of section .eh_frame:
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0000 14000000 00000000 017a5200 01781001 .........zR..x..
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0010 1b0c0708 90010000 1c000000 1c000000 ................
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0020 00000000 17000000 00410e10 8602430d .........A....C.
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0030 06520c07 08000000 .R......
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Disassembly of section .text:
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0000000000000000 <main>:
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0: 55 push %rbp
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1: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
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4: 48 8d 3d 00 00 00 00 lea 0x0(%rip),%rdi # b <main+0xb>
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b: e8 00 00 00 00 callq 10 <main+0x10>
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10: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
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15: 5d pop %rbp
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16: c3 retq
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```
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汇编器将汇编代码转变成机器可以执行的指令。
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#### 链接
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目标文件需要链接一大堆文件才能得到最终的可执行文件。链接过程主要包括地址和空间分配（Address and Storage Allocation）、符号决议（Symbol Resolution）和重定向（Relocation）等。
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```
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$ gcc hello.o -o hello
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```
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```
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$ objdump -d -j .text hello
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......
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000000000000064a <main>:
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64a: 55 push %rbp
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64b: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
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64e: 48 8d 3d 9f 00 00 00 lea 0x9f(%rip),%rdi # 6f4 <_IO_stdin_used+0x4>
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655: e8 d6 fe ff ff callq 530 <puts@plt>
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65a: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
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65f: 5d pop %rbp
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660: c3 retq
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661: 66 2e 0f 1f 84 00 00 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)
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668: 00 00 00
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66b: 0f 1f 44 00 00 nopl 0x0(%rax,%rax,1)
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......
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```
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目标文件需要链接一大堆文件才能得到最终的可执行文件（上面只展示了链接后的 main 函数，可以和 hello.o 中的 main 函数作对比）。链接过程主要包括地址和空间分配（Address and Storage Allocation）、符号决议（Symbol Resolution）和重定向（Relocation）等。
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#### gcc 技巧
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通常在编译后只会生成一个可执行文件，而中间过程生成的 `.i`、`.s`、`.o` 文件都不会被保存。我们可以使用参数 `-save-temps` 永久保存这些临时的中间文件。
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@ -70,6 +161,21 @@ a.out hello.c hello.i hello.o hello.s
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$ file a.out
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a.out: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, for GNU/Linux 3.2.0, BuildID[sha1]=533aa4ca46d513b1276d14657ec41298cafd98b1, not stripped
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```
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使用参数 `--verbose` 可以输出 gcc 详细的工作流程。
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```
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$ gcc hello.c -static --verbose
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```
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东西很多，我们主要关注下面几条信息：
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```
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/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/cc1 -quiet -v hello.c -quiet -dumpbase hello.c -mtune=generic -march=x86-64 -auxbase hello -version -o /tmp/ccj1jUMo.s
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as -v --64 -o /tmp/ccAmXrfa.o /tmp/ccj1jUMo.s
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/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/collect2 -plugin /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/cc1l5oJV.res -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_eh -plugin-opt=-pass-through=-lc --build-id --hash-style=gnu -m elf_x86_64 -static /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/../../../../lib/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/../../../../lib/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/crtbeginT.o -L/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0 -L/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/../../../../lib -L/lib/../lib -L/usr/lib/../lib -L/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/../../.. /tmp/ccAmXrfa.o --start-group -lgcc -lgcc_eh -lc --end-group /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/crtend.o /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/7.2.0/../../../../lib/crtn.o
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```
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三条指令分别是 `cc1`、`as` 和 `collect2`，cc1 是 gcc 的编译器，将 `.c` 文件编译为 `.s` 文件，as 是汇编器命令，将 `.s` 文件汇编成 `.o` 文件，collect2 是链接器命令，它是对命令 ld 的封装。静态链接时，gcc 将 C 语言运行时库的 5 个重要目标文件 `crt1.o`、`crti.o`、`crtbeginT.o`、`crtend.o`、`crtn.o` 和 `-lgcc`、`-lgcc_eh`、`-lc` 表示的 3 个静态库链接到可执行文件中。
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更多的内容我们会在 1.5.3 中专门对 ELF 文件进行讲解。
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