从0创建一个OS(十三) C源程序的编译和链接

本节讲学习如何编译和链接C源程序，以及查看最终文件与汇编代码的异同.

关键字：C语言；目标代码；链接器；反汇编

目标：学习使用C语言编写与汇编语言功能相同的代码

在上一节中我们创建了平台无关的编译器，本节我们将使用该编译器的一些功能来编译、链接C源程序.

本节没有什么理论知识，主要是熟悉编译器的一些功能.

编译

首先我们写一个C语言函数，function.c，指示返回int型的0xBABA.

int function()
{
    return 0xBABA;
}

然后使用我们在上一节创建的编译器进行编译.
在实施具体操作之前，笔者这里先给出本节要使用到的shell指令的相关说明，以表格形式呈现.

指令	指令功能	选项	选项功能
i386-elf-gcc	编译源文件	-ffreestanding	断言编译针对的是独立的环境。独立式环境是其中标准库可能不存在的环境，并且程序启动不一定在“主”环境中。最明显的例子是OS内核。这等效于-fno-hosted。
i386-elf-objdump	解析二进制目标文件	-d	显示可执行段的汇编内容
i386-elf-ld	链接二进制目标文件	-o [file format]	设置输出文件格式
		-Ttext [ADDRESS]	设置.text段的地址
		–oformat [target]	设置输出文件的目标
ndisasm	反汇编二进制文件	-b [16/32/64]	设置处理器模式为16/32//64bit

来继续看编译.

# 编译生成与平台无关的目标文件
i386-elf-gcc -ffreestanding -c function.c -o function.o
# 或
gcc -fno-pie -m32 -ffreestanding -c function.c -p function.o

执行完成后你就会看到执行目录下多了一个function.o文件，然后我们使用以下语句查看其内容.

# 显示可执行段的汇编内容
i386-elf-objdump -d function.o
# 或
objdump -m i386 -d function.o

在这里插入图片描述
但是我们一直使用的汇编都是nasm，这个汇编中的那些百分号看不懂呀，没关系，你只需要知道C源程序最终可以转化成汇编形式就好.

经过以上步骤，编译阶段就完成了，我们实现了将C源程序编译成目标文件xxx.o文件，但是在比较大的工程中，会有许多C源程序，也就会编译生成很多目标文件，但最终的可执行程序只有一个，怎么实现的呢？自然，我们需要链接！

我们可以使用以下指令将多个(单个也行)目标文件链接成最终的目标文件.

i386-elf-ld -o function.bin -Ttext 0x0 --oformat binary function.o
# 或
ld -pie -m elf_i386 -o function.bin -Ttext 0x0 --oformat binary function.o

此指令可能会出现一个warning，不要理会.

现在你的执行目录里又多了一个文件，function.bin.
那么function.o和function.bin有什么区别呢？我们可以使用xxd查看.

xxd function.o

在这里插入图片描述

xxd function.bin

在这里插入图片描述

可以看到function.o比function.bin多很多debug信息和标签，function.bin为机器码.

处于好奇，我们想看一下function.bin中的机器码都有什么含义，因此对其进行反汇编.

ndisasm -b 32 function.bin

在这里插入图片描述
图中标红部分可不就是我们熟悉的代码吗？该函数在进入时创建了自己的函数栈，用来存放局部变量，EAX寄存器存放返回值，最终释放函数栈并返回.

现在我们了解如何编译并链接C源代码了，接下来给大家留一个任务，对本文后面留的3个c文件进行编译和反汇编，并尝试回答这个问题:

为什么pointers.c经过反汇编得到的汇编代码跟我们预想的情况不一样呢？“Hello”的ASCII码0x48656c6c6f在哪里呢？

functioncalls.c

 
void caller() {
    my_func(0xdede);
}

int my_func(int arg) {
    return arg;
}

localvars.c

int my_function() {
    int my_var = 0xbaba;
    return my_var;
}

pointers.c

 void func() {
    char* string = "Hello";
}

提示：ndisasm工具无法识别代码段和数据段，它将这二者都当做代码段对待.

posted @ 2020-11-19 10:33 EwanHai 阅读(285) 评论(0) 编辑收藏举报

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