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

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