嵌入式Linux驱动开发系列五：Linux系统和HelloWorld

三个问题

了解Hello World程序的执行过程有什么用?

编译和执行：Hello World程序的执行分为两个主要步骤：编译和执行。编译器将源代码转换为可执行文件，然后计算机执行该文件并输出相应的结果。了解这个过程可以帮助我们理解如何将代码转化为可运行的程序。

语法和语义：Hello World程序是一个简单的示例，它包含一些基本的语法和语义规则。通过学习Hello World程序的执行过程，我们可以了解如何正确使用编程语言的关键字、标识符、语句和表达式，以及它们在程序中的作用。

调试和错误处理：当我们编写代码时，经常会出现错误。了解Hello World程序的执行过程可以帮助我们更好地理解和调试代码中的错误。我们可以学习如何查找和修复常见的语法错误和逻辑错误，并提高代码的质量和可靠性。

程序输出和交互：Hello World程序的执行结果通常是在终端或命令行中输出一段文本。这可以帮助我们理解程序如何与用户进行交互，并将结果展示给用户。了解这个过程对于开发复杂的应用程序和用户界面是很重要的。

裸机开发中的HelloWorld程序是怎么执行的?

第一步；进行源代码的编写，其中关键的点在于printf函数的实现，它需要依赖单片机的串口驱动程序。

第二步: 借助一些集成开发环境进行程序的编译。一键编译，无需学习编译链接相关知识。

第三步: 借助烧录工具烧录到具体芯片上。一键烧录，无需学习芯片的flash和各种各样启动方式。

第四步: 上电启动开发板，串口输出“Hello World”字符串。

Linux系统下的Hello World程序是怎么执行的?

四个案例

gcc预处理c文件

COLLECT_GCC_OPTIONS='-E' '-o' 'hello.i' '-v' '-mtune=generic' '-march=x86-64' /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/cc1 -E -quiet -v -imultiarch x86_64-linux-gnu hello.c -o hello.i -mtune=generic -march=x86-64 -fstack-protector-strong -Wformat -Wformat-security

这是一个gcc编译器的命令行选项示例。它的作用是将C源文件hello.c预处理为hello.i文件。下面是每个选项的解释：

1. -E: 表示只进行预处理，不进行编译和链接操作。
2. -o hello.i: 指定预处理输出的文件名为hello.i。
3. -v: 详细输出编译器执行的信息。
4. -mtune=generic: 指定编译时针对通用处理器进行优化。
5. -march=x86-64: 指定生成适用于x86-64架构的代码。
6. -fstack-protector-strong: 生成强制堆栈保护的代码，以防止缓冲区溢出漏洞。
7. -Wformat -Wformat-security: 开启有关格式化字符串的警告。

gcc编译c文件

gec@ubuntu:~/hello$ sudo gcc -S hello.i -o hello.s -v

COLLECT_GCC_OPTIONS='-s' '-o' 'hello.s' '-v' '-mtune=generic' '-march=x86-64'
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/cc1 -fpreprocessed hello.i -quiet -dumpbase hello.i -mtune=generic -march=x86-64 -auxbase hello -version -fstack-protector-strong -Wformat -Wformat-security -o /tmp/cc88JZ4W.s

这是gcc编译器的另一个命令行选项示例。它的作用是将预处理过的文件hello.i进行进一步编译，生成汇编语言文件hello.s。下面是每个选项的解释：

1. -s: 生成汇编语言文件。
2. -o hello.s: 指定汇编语言输出文件名为hello.s。
3. -v: 详细输出编译器执行的信息。
4. -mtune=generic: 指定编译时针对通用处理器进行优化。
5. -march=x86-64: 指定生成适用于x86-64架构的代码。
6. -fpreprocessed hello.i: 指定预处理过的文件hello.i作为输入文件。
7. -dumpbase hello.i: 指定基础输入文件为hello.i。
8. -auxbase hello: 指定辅助的基本文件名为hello。
9. -version: 打印版本信息。
10. -fstack-protector-strong: 生成强制堆栈保护的代码，以防止缓冲区溢出漏洞。
11. -Wformat -Wformat-security: 开启有关格式化字符串的警告。
12. -o /tmp/cc88JZ4W.s: 指定汇编语言输出文件的路径为/tmp/cc88JZ4W.s。

gcc编译汇编

sudo gcc -c hello.s -o hello.o -v

gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.12) 
COLLECT_GCC_OPTIONS='-c' '-o' 'hello.o' '-v' '-mtune=generic' '-march=x86-64'
 as -v --64 -o hello.o hello.s

as -v --64 -o hello.o hello.s

gcc在把汇编文件编译为重定位文件时，使用的是as这个应用程序
 

gcc链接可重定位文件

ld连接器

collect2封装了ld连接器

COLLECT_GCC_OPTIONS='-o' 'hello' '-v' '-mtune=generic' '-march=x86-64'
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/collect2 -plugin /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/cc9OI5DQ.res -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s -plugin-opt=-pass-through=-lc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s --sysroot=/ --build-id --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -z relro -o hello /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../.. hello.o -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed -lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtend.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o

(封装了ld程序)

静态链接

COLLECT_GCC_OPTIONS='-o' 'hello_static' '-v' '-static' '-mtune=generic' '-march=x86-64'
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/collect2 -plugin /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccqTGMxr.res -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_eh -plugin-opt=-pass-through=-lc --sysroot=/ --build-id -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed -static -z relro -o hello_static /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtbeginT.o -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../.. hello.o --start-group -lgcc -lgcc_eh -lc --end-group /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtend.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o

输入ls -lh 可以看到动态编译和静态编译的两个文件大小区别