Linux内核第七节 20135332武西垚

预处理、编译、链接和目标文件的格式

可执行程序是怎么得来的

以C语言为例，c代码经过编译器的预处理，编译成汇编代码，由汇编器编译成目标代码，再链接成可执行文件，由操作系统加载到cpu里来执行。
（截图）

.c----.asm（.s）-----.o(二进制文件)-----A.out(可执行文件)

预处理负责把include的文件包含进来及宏替换等工作
可执行文件是使用共享库的。

静态编译

-static

把库里的东西都放在里面了所以比较大
可执行文件的内部是怎样的？

目标文件的格式ELF

（截图）
文件格式：

• PE是windows下
• ELF是linux下（executable linkable format）

目标文件格式和ABI应用程序二进制接口适应到某一种cpu格式

ELF标准下三种可执行文件：

• 一个可重定位文件（代码和数据）
• 一个可执行文件（用来执行的程序）

• 一个共享文件（代码和数据，连接编译器和动态连接器）

  Obeject文件参与程序联接（创建一个程序）和程序执行（运行一个程序）

  （截图）

  查看ELF文件的头部

  gccs readelf -h main

  可执行程序加载的主要工作：

  映射代码中各种数据对应到进程空间的地址。例如：在文件中的代码段，拷贝到进程的空间时；数据段拷贝到进程空间。

  静态链接的ELF可执行文件和进程的地址空间

  文件映射进程地址空间
  0xc000000开始是用户态可以使用的
  0x8048000默认的加载地址
  0x8048X00程序的真实入口，可执行文件加载到内存中开始执行的第一行代码

• 一般静态链接会将所有代码放在一个代码段

• 动态链接的进程会有多个代码段

  可执行程序、共享库和动态链接

  装载可执行程序之前的工作

  可执行程序的的执行环境

• 命令行参数和shell环境

  • ls -l/usr/bin列出/usr/bin下的目录信息//ls是一个可执行程序
  • shell本身不限制命令行参数的个数，命令行参数的个数受限于命令自身//也就是main函数
  • 例如，int main（int argc,char argv[]）;//愿意接受命令行参数，用户输入的
    -又例如，int main(int argc,char argv[],charenvp[])//envp:shell的环境变量
  • shell会调用execve将命令行参数传递给可执行程序的main()函数

  • int execve(int char filename,char argv[],char *const envp[]);//函数原型，先函数调用参数传递，再系统调用参数传递

    execve的封装教程

    （截图不能用）

    命令行参数和环境变量时如何保存和传递的？

    （截图不能用）命令行参数和环境变量，fork一个子进程时完全复制父进程的，然后调用execv时，把当前的可执行程序把原来的环境（子进程）给覆盖掉，子进程的用户态堆栈也被清空了，因为新的进程要执行。

    那么命令行参数和环境变量时如何进入新程序的堆栈的？

• 命令行参数（char argv[]）、环境变量（char const envp[]）压栈
• 创建一个新的用户态堆栈，通过指针将命令行参数，环境变量传递给系统调用execve的内核处理函数

• 内核处理函数创建一个新的可执行程序用户态堆栈的同时，将命令行参数和环境变量拷贝进去
  shell程序--execve--对应的系统调用sys_execv--然后在初始化时拷贝

  装载时动态链接和运行时动态链接的应用举例

• 可执行程序装载时动态链接
• 可执行程序运行时动态链接
  #### 可执行装载时、运行动态链接
  1. 准备.so文件
     共享库文件shlibexample.h和shlibexample.c编译成.so文件
     （共享库的代码展示图）

  gcc -shared shlibexample.c -o libshlibexample.so -m32

  1. 分别以共享库和动态加载共享库的方式使用libshlibexample.so文件和libdllibexample.so文件
     （展示main函数）
     编译main注意这里只提供shlibexample的-L（库对应接口文件所在目录）和-l(库名)并没有提供dllibexample的信息

• gcc mian.c -o main -l/path/to/your/dir -lshlibexample -ldl -m32
  //分别指定头文件的路径和库文件的路径，动态加载

• export LD_LIBRARY_PATH=$PWD

  //将当前目录加入默认路径

• ./main