制作一个RISC-V的操作系统三-编译与链接

GCC

GCC简介

GCC的命令格式

预处理： 把#define #include 这些#开头的宏语言转为标准的C语言
编译：C语言变成机器指令
链接：把编译后的指令文件与其他库链接到一块
调试需要加入调试信息

建议实战一下，观察区别

如该程序

gcc -E

当预处理该文件时并且将输出结果输出到E文件

打开E文件

可以看到代码非常多，但最后的main函数没有变化。上面的代码就是#include<stdio.h>转换为C语言的结果

gcc -c

生成的可执行文件，但还没有链接

gcc -S

打开S文件查看，为汇编语言

gcc -g

gcc -v

可以看到一大串相关信息

GCC的主要执行步骤

Linux mv（英文全拼：move file）命令用来为文件或目录改名、或将文件或目录移入其它位置。

cc1：预处理和编译

as：生成O文件 机器指令

collect中有ld 链接
将各种标准库和O文件链接在一起

GCC涉及的文件类型

小写s：不包含#开头的代码
大写S：还包含#开头的代码
可执行文件默认为a.out

针对多个源文件的处理

ELF

ELF介绍

可重定位文件：链接才能把位置定下来
核心转储文件：程序崩溃时相关信息

ELF文件格式

二进制
ELF Header: ELF文件的基本信息 （如运行在哪种体系架构 版本号）
.text: 程序的指令
.init：程序初始化的指令
4K字节对齐
Programe Header Table：运行时用到，将哪些节放到一起合成段，段放哪里
Section Header Table：节的一些信息，定位之类的

ELF文件处理相关工具：Binutils（binary utility）

ar=tar：生成静态库要用到

readlelf -h

查看文件头 ELF-header

• Magic：魔术 没啥大用，就是给ELF做一个特殊的标志，和别的东西区分开来

• Class：文件类型 64位还是32位

readelf -S或readelf -SW（加W显示变宽）

查看Section Header Table
PROGBITS:可执行执行的意思
RELA：可重定位的

objdump -S

-S是将汇编显示源代码部分

此时反汇编结果中没有源码部分显示

当编译时加上-g后 （生成调试信息）再反汇编发现源码和汇编指令

练习 3-1

• 使⽤ gcc 编译代码并使⽤ binutils ⼯具对⽣成的⽬标文件和可执⾏文件（ELF 格式）进⾏分析。具体要求如下：
• 编写⼀个简单的打印 “hello world！” 的程序源文件：hello.c
  对源文件进⾏本地编译，⽣成针对⽀持 x86_64 指令集架构处理器的⽬标文件 hello.o。
• 查看 hello.o 的文件的文件头信息。
• 查看 hello.o 的 Section header table。
• 对 hello.o 反汇编，并查看 hello.c 的 C 程序源码和机器指令的对应关系。

练习 3-2

如下例⼦ C 语⾔代码

#include <stdio.h>
int global_init = 0x11111111;
const int global_const = 0x22222222;
void main()
{
static int static_var = 0x33333333;
static int static_var_uninit;
int auto_var = 0x44444444;
printf("hello world!\n");
return;
}

• 请问编译为可执行文件后，global_init, global_const, static_var, static_var_uninit, auto_var 这些变量分别存放在那些 section ⾥
• “hello world!\n” 这个字符串⼜在哪⾥？并尝试⽤⼯具查看并验证你的猜想
  
  
  auto_var变量 和"hello world!\n" 这个字符串在栈中，需要程序运行时才会有
  可以根据地址来判断从属于哪个节