C程序是如何运行的

C程序是如何运行的

——读《程序员的自我修养—链接、装载与库》有感

以Linux系统为例

程序运行如下：

flowchart LR .c-- 预处理 ---> .i -- 编译 ---> .s -- 汇编 --->.o -- 链接 ---> ELF -- 装载 --->运行main函数

文件简介：

• .c — .s：为文本文件，仅代码部分。
• .o：属于ELF(可链接可执行文件)，经过链接后形成ELF文件集合，仍为ELF。
• CRT：运行库，多个.o文件集合，构建运行环境。

过程简介：

1. 预编译：处理"**#**"，删除注释及空格，实现文本替换，输出文件仍为C代码。
 	1. 如#include <stdio.h> 仅是把"#include <stdio.h>"替换为stdio.h的文件。
2. 编译：通过词法，语法，语义分析形成汇编代码(文本文件)。
3. 汇编：汇编码汇编成机器码，增加二进制空间存储文件信息(二进制文件)，构建虚拟空间，形成ELF文件。
 	1. 虚拟空间：为物理空间的扩展，仅存在与理论上，执行程序时逐步映射到物理内存，减少物理内存的浪费。
 	2. 增加的信息：
     	1. 如字符串表，以数组的形式存储字符串，执行时输入字符串以数组下标形式输出，无需拷贝复制。
     	2. 又如符号表，包含人为定义的符号信息(比如所在的虚拟空间)，为重定位提供条件。
4. 链接：实现重定位，合并二进制文件。
 	1. 重定位：实现虚拟空间合并，多个文件的相同类型合并在同一段，相同符号(没有虚拟空间的指向有虚拟空间的位置)分配虚拟空间。
5. 装载：虚拟内存物理化(含CRT初始化环境)，转换为进程执行。
 1. 初始化环境：在物理内存中构建堆，栈；初始化全局变量等。

图解ELF：

​ 原图