一:前言
我打算写一系列博客来说说我对Hello World
在计算机中的生命旅程的理解,我是一名软件工程专业的大三学生,有关这个问题我主要的参考书有《深入理解计算机系统》、《现代操作系统》、《程序员的自我修养》,除了这些,我还参考了一些大牛的博客,如果后面需要,我会贴出来,我还在我的Centos 7
系统上做了一些验证。如果上面的三本书你都看过,并且看的还算认真,能回答这个问题 https://www.zhihu.com/question/53042020
(问:下面的程序需要经过链接吗?)
//1.c
-------------------------
int main()
{
return 0;
}
那我觉得你可以关掉我的博客去冲杯咖啡歇歇了。如果不能回答,并且想知道答案,那我们一步一步往下走,因为我要从头说起,所以可能废话会有点多。
但是你要是想急切知道我对这个问题的看法,请点击: [尚未完成]
好了,我们还是一步步往下走吧~
二:GCC 是什么?
回答:
1、是c
语言的编译器。(单纯、你不知道它还能编译其它语言吗?)
2、是GNU
的编译器套件,可以编译多种语言。(司机,看来你基础不错)
3、是GUN编译系统
的编译驱动程序。(我的天,老司机阿)
那为什么说GCC
是GUN编译系统
的编译驱动程序呢?我们继续。
三:Hello World 诞生啦!
//Hello.c
----------------------------
#include<stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
printf("Hello World\n");
return 0;
}
上面的是源程序,如果想得到可运行的目标文件:
已经OK了。但是我们才不会这样呢?这个几乎瞬间完成的动作,其实是由这么几个步骤组成的。
预处理 -> 编译 -> 汇编 -> 链接 -> 装载
下面我们来依次说每个步骤。
四:预处理
1、使用GCC -E
参数完成。
预处理会干什么事情:
- 展开所有的宏定义并删除 #define
- 处理所有的条件编译指令,例如 #if #else #endif #ifndef …
- 把所有的 #include 替换为头文件实际内容,递归进行
- 把所有的注释 // 和 / / 替换为空格
- 添加行号和文件名标识以供编译器使用
- 保留所有的 #pragma 指令,因为编译器要使用
- ……
处理完成之后看看我们的Hello.i
,发现原来8
行代码现在变成了接近700
行,因为将<stdio.h>
的文件被替换进来了,在最后几行找到了我们自己Hello.c
的代码:
2、使用系统默认的预处理器cpp
完成。
预处理除了使用GCC -E
参数完成之外,我们还可以使用系统默认的预处理器cpp
完成。如下所示:
我们看看Hello.ii
的代码:
虽然Hello.i
和Hello.ii
的代码对应的行数不同,但是内容却是一模一样
的,只是中间空行的数量不同而已。
OK ,接下来,继续向编译出发。
五:编译
编译是将源文件
转换成汇编代码
的过程,具体的步骤主要有:
词法分析 -> 语法分析 -> 语义分析 -> 中间代码生成 -> 目标代码生成。
如果不想了解具体过程,跳过下面两行~
有关词法分析,我写过一个简单的词法分析器:[点击这里]
有关语法分析,针对LL1
分析法,我实现过一个简单的语法分析器:
http://blog.csdn.net/yangbodong22011/article/details/52951001
1、使用GCC -S
参数完成。
查看Hello.s
发现已经是汇编代码了。
2、使用系统默认的编译器cc1
完成这个过程。
前面的预处理命令cpp
可能大家的系统上都有,我们输入cp
,然后Tab
两下(Linux系统上表示提示补全命令),系统提示如下:
倒数第二个命令就是cpp
了。但是我们cc
同样的过程的时候却发现:
并没有cc1
这个命令,但是cc1
确实是Linux
系统上默认的编译器呀,我们在系统上找找看:
看上图第二条,/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.2/cc1
,尝试着去看下:
有可执行权限,那为何不试试能不能用来编译Hello.ii
呢?
好像没有什么报错,迫不及待的看看Hello.ss
的内容:
发现和Hello.s
的是一样的。编译成功。Goto 汇编。
六:汇编
汇编是将汇编代码
生成机器代码
的过程。得到的文件叫可重定位的目标文件
,机器代码
是二进制代码
,并且根据不同的平台,生成二进制代码也不同。
1、使用GCC -c
参数完成。
其实也可以查看下Hello.o
的内容:
只是乱码罢了。要是想看,我们可以使用hexedit,readelf
和objdump
这三个工具。
hexedit
只是个将二进制文件用十六进制打开的工具,我们执行:
$ sudo yum install hexedit
$ hexedit Hello.o
可以看到:
最右边是源文件被翻译成可见字符,点.
表示的都是不可见字符。这样看当然没有多大实际意义,但是一些输出的字符串Hello World
,包括整个文件的类型ELF
都是可以看到的。
readelf
和objdump
我们后面再说。
2、使用系统默认的汇编器as
完成。
hexedit 看看 :
使用 cmp 命令比较Hello.oo
和Hello.o
只有极少数字符不同。可能也是格式问题。下面就要进入链接
这个阶段了,本篇博客就到这里吧。
总结:上面的过程中,我们已经将Hello.c
源程序经过预处理
,编译
,汇编
阶段变成了二进制代码,这三个过程我们都是用两种方法完成的,一种是GCC + 参数
的方法,另一种是使用系统默认的预处理器,编译器,汇编器
。但是这两种方法都达到了我们的目的,那有关本文第二部分的问题GCC是什么?
的答案,我之前之所以同意第三个答案:GCC是GUN编译系统的编译驱动程序
,就是因为GCC编译
的过程中,真正干活的还是我们系统默认的预处理器,编译器,汇编器
,如果你还是不信,GCC -v
显示过程看看不就好了:
我找点有用的:
这不是调用as
了吗。所以请接受我的观点。好了,时间也不早了,该问问大拿困了没,结束本文之前,我再问一个问题:
我们现在得到的
Hello.o
是可以运行的吗?给它加上x
权限试一试?