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傅坦坦的个人博客

Hello World!

我觉得程序员这个群体是非常幸运的一群人,我们生在一个技术改变世界的时代,而我们可能正做着能够改变世界的技术,这是何等的荣耀和机遇。 ——《MacTalk 人生元编程》

前言

大概每个程序员在开篇都会写一个Hello World!来作为开始。这是我的第一篇博客,就来写一写程序员眼中的Hello World!

这是一个 01 的世界

每个伟大的梦想都来自最小的尝试。秒写一个代码:hello.c

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("Hello world\n");
    return 0;
}

这段代码相信大家都很熟悉,无非就是输出一个Hello world字符串。下面我们就来分析一下这段代码。
1 预处理阶段
我们可以使用gcc -E hello.c -o hello.i来将预处理之后的数据存到hello.i中,或者使用>重定向到指定的文件,预处理的结果比较简单,大家可以直接看输出的结果。 2 编译阶段
gcc -S hello.i -o hello.s将预处理之后的文件编译成hello.s文件。
在编译阶段,编译器检查代码的规范性、是否有语法错误等,在检查无误后,gcc 把代码翻译成汇编语言。 我们来看一下编译之后的文件 >more hello.s

    .file	"hello.c"
.section	.rodata
.LC0:
    .string	"Hello world"
    .text
    .globl	main
    .type	main, @function
main:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq	%rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq	%rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movl	$.LC0, %edi
    call	puts
    movl	$0, %eax
    popq	%rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size	main, .-main
    .ident	"GCC: (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) 4.8.2"
    .section	.note.GNU-stack,"",@progbits

3 汇编阶段
汇编阶段将编译阶段生成的.s文件转成二进制目标代码。 gcc -c hello.s -o hello.o 生成了.o二进制文件,这时就不能使用more来进行文本查看了,可以使用objdump命令。 objdump -d hello.o

hello.o:     file format elf64-x86-64

Disassembly of section .text:

0000000000000000 <main>:
   0:	55                   	push   %rbp
   1:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
   4:	bf 00 00 00 00       	mov    $0x0,%edi
   9:	e8 00 00 00 00       	callq  e <main+0xe>
   e:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  13:	5d                   	pop    %rbp
  14:	c3                   	retq

我们可以看到,main函数的汇编代码。

4 链接阶段 最后就是链接啦,将.o文件链接成可执行文件
gcc hello.o -o hello 我们仍然使用objdump命令来查看hello文件 objdump -d hello
输出比较长,我们截取 main 函数的部分来看

000000000040052d <main>:
  40052d:	55                   	push   %rbp
  40052e:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
  400531:	bf d4 05 40 00       	mov    $0x4005d4,%edi
  400536:	e8 d5 fe ff ff       	callq  400410 <puts@plt>
  40053b:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  400540:	5d                   	pop    %rbp
  400541:	c3                   	retq
  400542:	66 2e 0f 1f 84 00 00 	nopw   %cs:0x0(%rax,%rax,1)
  400549:	00 00 00
  40054c:	0f 1f 40 00          	nopl   0x0(%rax)

最后执行

>./hello
Hello world

到现在我们只是从一个Hello World程序的输出结果走马观花了一下程序运行的过程,对于过程中的每一个文件分析并没有写出,算是留一点神秘感吧,从程序数据组织,包括代码段、数据段等,到汇编代码的底层实现,计算机有着太多的东西让我们去发现和思考。正如开头所说,生在这样的一个时代是非常幸运的。但行好事,莫问前程,出发!

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