『hello, world』 如何运行

 15 May 2014  http://blog.cyeam.com/computer%20systems:%20a%20programmer's%20perpective/2014/05/15/gcc/

以经典的“hello, world”为例，分析编译的各个阶段。

/* $begin hello */#include <stdio.h>int main() {    printf("hello, world\n");}/* $end hello */

• 预处理阶段。将include要引入的文件载入并替换掉include。将.c文件转换为.i文件。使用gcc命令加上参数-E。

    `gcc -E hello.c -o hello.i`

  预处理结束后，生成了845行的hello.i文件。

• 编译阶段。将.i文件编译成.s文件。

    `gcc -S hello.i -o hello.s`

  将其翻译成汇编语言。

        .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      popq    %rbp      .cfi_def_cfa 7, 8      ret      .cfi_endproc  .LFE0:.LC0:      .size   main, .-main      .ident  "GCC: (Ubuntu/Linaro 4.8.1-10ubuntu9) 4.8.1"      .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

  • .section .rodata后面定义了一个只读字符串常量.LC0，用来储存hello, world。
  • .text后面开始是代码区，.globl main定义了主函数入口。
  • .cfi_startproc用在每个函数的开始，用于初始化一些内部数据结构。

  • rbp寄存器是ebp寄存器64位扩展，ebp寄存器扩展基址指针寄存器(extended base pointer)　　其内存放一个指针，该指针指向系统栈最上面一个栈帧的底部。

    以 %r 开头的表示 64-bit 寄存器；以 %e 开头的是 32-bit 寄存器。

    pushq，64位，所以是q。保存rbp，以便使用rbp作为栈指针。

  • .cfi_endproc在函数结束的时候使用与.cfi_startproc相配套使用。
  • movq %rsp, %rbp保存栈frame，现在有些编译器开发者致力于优化函数调用，优化这个frame就是其中一项。
  • movl $.LC0, %edi把字符串”hello, world”的地址放入edi。
  • call puts打印并且在后面自动追加换行符\n。

• 汇编阶段。将上一步生成的汇编代码通过汇编器编译成目标文件.o。

  gcc -c hello.s -o hello.o

• 链接阶段。将上一步得到的目标文件与printf.o链接合并到可执行文件hello中。编译完成。

  gcc hello.o -o hello

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