深刻理解计算机之hello world背后的故事
最近打算巩固计算机基础知识，网上一本评价极高的教材——深刻理解计算机系统，下面要将讲的内容来自第一章一个小例子，不过对咱们了解C语言如何从源程序到最终的可执行程序颇有帮助，下面让咱们开始吧。html
一步到位的hello world
首先一个简单的C语言版本的hello world例子，保存在文件hello.c中。java
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("hello world\n");
}
通常而言，咱们一般能够使用gcc命令将其转化为可执行程序node
gcc -o hello hello.c
执行上面命令后，就会在当前目录生产一个hello的可执行文件。在Centos 64位机器上执行file hello，能够获得linux
hello: ELF 64-bit LSB executable, AMD x86-64, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.6.9, dynamically linked (uses shared libs), not stripped
直接执行./hello便可在控制台输出hello world。c++
条分缕析的hello world
为了说明C语言源程序是如何转化为最终的可执行文件，首先看下面这个图编程
下面来分布讲解bash
预处理（Preprocessor）阶段
这个阶段处理#开头的指示语句，hello.c中的#include<stdio.h>告知预处理器去加载stdio.h的内容，并把它插入到当前位置。jvm
cpp hello.c > hello.i file hello.i # hello.i: ASCII C program text
编译（Compiler）阶段
这个阶段把C语言源程序编译为汇编程序，不一样高级语言经由其编译器处理后，获得的一样的汇编语言。函数
cc -S hello.i #会生成 hello.s 文件 file hello.s # hello.s: ASCII assembler program text
组装（Assembly）阶段
这一阶段把汇编语言翻译为机器码，结果保存在称为relocatable object program/file的文件中，以ELF（Executable and Linkable Format）格式存储（包含一个符号表，没有striped过），通常以.o结尾。ui
as -o hello.o hello.s file hello.o # hello.o: ELF 64-bit LSB relocatable, AMD x86-64, version 1 (SYSV), not stripped
连接（Linking）阶段
注意到咱们的hello.c程序使用了printf函数，它是由C语言的标准库函数，由C语言编译器提供，printf函数应该会存在于一个printf.o的文件中，咱们须要某种手段把它合并到咱们的hello.o中，连接器就是作这件事的。最终生成的为一个称为executable object file的文件，它能够被装载进内存而且执行。
# -lc 指定加载libc.a ld -o hello /usr/lib64/crt*.o hello.o -lc
若是按照上面方式操做，可执行文件hello可以建立出来，可是运行./hello会报错
-bash: ./hello: /lib/ld64.so.1: bad ELF interpreter: No such file or directory
貌似是路径不对，到这里，你可能会想到gcc为何可以一次成功，gcc是怎么调用ld的呢？咱们能够经过-v选项来查看gcc调用ld时的参数
$ gcc -v hello.o -o 123 Using built-in specs. Target: x86_64-redhat-linux Configured with: ../configure --prefix=/usr --mandir=/usr/share/man --infodir=/usr/share/info --enable-shared --enable-thre ads=posix --enable-checking=release --with-system-zlib --enable-__cxa_atexit --disable-libunwind-exceptions --enable-libgcj -multifile --enable-languages=c,c++,objc,obj-c++,java,fortran,ada --enable-java-awt=gtk --disable-dssi --disable-plugin --w ith-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.4.2-gcj-1.4.2.0/jre --with-cpu=generic --host=x86_64-redhat-linux Thread model: posix gcc version 4.1.2 20080704 (Red Hat 4.1.2-55) /usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/collect2 --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu -dynamic-linker /lib64/l d-linux-x86-64.so.2 -o 123 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/../../../../lib64/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux /4.1.2/../../../../lib64/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2 -L/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2 -L/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/../../../../lib64 -L/lib/../lib64 -L/usr/ lib/../lib64 hello.o -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed -lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed /usr/lib/gcc/x86 _64-redhat-linux/4.1.2/crtend.o /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/../../../../lib64/crtn.o
这里重点是collect2这句，由于collect2能够看做ld功能相同的程序，为了方便阅读，我这里手动换了下行
/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/collect2 --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -o 123 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/../../../../lib64/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/../../../../lib64/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2 -L/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2 -L/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/../../../../lib64 -L/lib/../lib64 -L/usr/lib/../lib64 hello.o -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed -lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/crtend.o /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.2/../../../../lib64/crtn.o
能够看到，gcc在作连接时传入了这么多参数，至于其中的缘由，就比较麻烦了，改日再写一篇文章介绍，今天先到这里。