Linux内核学习第七周 分析 Linux 操作系统如何装载链接并执行程
一、编译链接过程
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("Hello World!");
return 0;
}
1.预处理，处理代码中的宏定义和 include 文件，并做语法检查.
gcc -E -o hello.cpp hello.c -32
2.编译成会变代码
gcc -x cpp-output -S -o hello.s hello.cpp -m32
3.汇编成目标代码
gcc -x assembler -c hello.s -o hello.o -m32
4.链接成可执行文件
gcc -o hello hello.o -m32
5.执行程序
./hello
6.选择静态编译
gcc -o hello.static hello.o -m32 -static
二、ELF文件格式
ELF 格式：可执行和可链接格式 (Executable and Linkable Format) 是一种用于二进制文件、可执行文件、目标代码、共享库和核心转储的标准文件格式。
可重定位文件，如：.o 文件，包含代码和数据，可以被链接成可执行文件或共享目标文件，静态链接库属于这一类。 可执行文件，如：/bin/bash 文件，包含可直接执行的程序，没有扩展名。 共享目标文件，如：.so 文件，包含代码和数据，可以跟其他可重定位文件和共享目标文件链接产生新的目标文件，也可以跟可执行文件结合作为进程映像的一部分
ELF 文件包括 ELF header 和文件数据。其中文件数据包括:Program header table, 程序头：描述段信息 .text, 代码段：保存编译后得到的指令数据 .data, 数据段：保存已经初始化的全局静态变量和局部静态变量 Section header table, 节头表：链接与重定位需要的数据。
三、静态链接和动态链接
对于32位x86的机器来讲，进程地址空间共有4G，最上面1G供内核，下面3G供用户态使用。默认进程是从0x8048000开始加载，首先是ELF文件头部，再把代码和数据加载到进程的地址空间，ELF Header中的Entry point address即是可执行文件加载到内存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，而动态链接的进程会有多个代码段。
可执行程序的执行环境
-
命令行参数和shell环境，一般我们执行一个程序的Shell环境，我们的实验直接使用execve系统调用。
-
$ ls -l /usr/bin 列出/usr/bin下的目录信息
-
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
-
例如，int main(int argc, char *argv[])
-
又如， int main(int argc, char *argv[], char *envp[])
-
Shell会调用execve将命令行参数和环境参数传递给可执行程序的main函数
-
int execve(const char * filename,char * const argv[ ],char * const envp[ ]);
-
库函数exec*都是execve的封装例程
命令行参数和环境串都放在用户态堆栈中
命令行参数和环境变量的保存和传递是当我们创建一个子进程时，（fork是复制父进程），然后调用exece系统调用，它把要加载的可执行程序把原来的进程环境给覆盖掉了，覆盖了以后它的用户态堆栈也被清空。这时命令行参数和环境变量会被压栈。
shell程序 -> execve -> sys_execve 然后在初始化新进程堆栈时拷贝进去。
int execve(const char * filename , char * const argv[] , char * const envp[])
创建了一个新的用户态堆栈的时候，实际上是把命令行参数（argv[]）的内容和环境变量（envp[]）的内容通过指针的方式传递给系统调用内核处理函数的，然后内核处理函数再建一个可执行程序新的用户态堆栈的时候，会把这些拷贝到用户态堆栈，初始化新的可执行程序执行的上下文环境。先函数调用参数传递，再系统调用参数传递。
四、装载
五、总结
Linux 系统通过用户态 execve 函数调用内核态 sys_execve 系统调用，sys_execve()服务例程修改当前进程的执行上下文，将新的程序代码和数据替换到新的进程中，打开可执行文件，载入依赖的库文件，申请新的内存空间，最后执行 start_thread 函数设置 new_ip 和 new_sp，完成新进程的代码和数据替换，然后返回并执行新的进程代码。
