《C编译原理》ubuntu下helloworld程序加载运行分析
一、理论
1.程序的动态加载：即将可执行文件中当前要用到的部分从磁盘加载到内存，暂时不用的不加载；这样，可以让远大于物理内存的程序在机器上运行；
2.页管理与程序的动态加载：
物理内存：16KB；16KB/4KB = 4页，记F0～F3；
程序大小：32KB；32KB/4KB = 8页，记P0～P7。
完后分时加载，这部分有具体算法；不做讨论。
3.程序加载过程
首先，创建虚拟地址空间do_fork、完成物理地址到虚拟地址映射（非对应关系）；
读取可执行文件头，建立虚拟空间和可执行文件的映射关系do_execv、完成虚拟地址到可执行文件中地址映射（对应关系）；
将CPU的PC设置为可执行文件入口，启动运行。
说明：因为可执行文件在装载时是被映射的虚拟空间，所以、可执行文件又叫镜像文件。
二、结合execve()系统调用分析程序的装载/运行
注意：当系统调用返回的时候，控制权仍然在内核态中，它最终会负责切换到用户空间并让用户进程继续执行下去；将控制权切换给ret_from_sys，它会去检查那些在切换回用户空间之前需要完成的任务，如果没有需要做的事情，那么就恢复用户进程的状态，并将控制权交还给用户程序。
1.bionic库
bionic/libc/unistd/exec.c
#include <unistd.h>
int execv(const char *name, char * const *argv){
(void)execve(name, argv, environ);
return (-1);
}
execve定义与实现：
bionic/libc/include/unistd.h
//C调用汇编 //声明该函数在外部实现；编译阶段不处理，在链接阶段和汇编中的符号做链接 extern int execve(const char *, char * const *, char * const *);
bionic/libc/arch-arm/syscalls/execve.S
#include <sys/linux-syscalls.h>
execve:
.save {r4, r7}
stmfd sp!, {r4, r7} ;保护现场，将CPSR拷贝到SPSR
ldr r7, =__NR_execve
swi #0
ldmfd sp!, {r4, r7} ;恢复现场，将SPSR拷贝到CPSR
movs r0, r0
bxpl lr
b __set_syscall_errno
.fnend
看看系统调用号：
bionic/libc/include/sys/linux-syscalls.h
#define __NR_execve (__NR_SYSCALL_BASE + 11)
2.SWI软中断到内核态
swi中断向量：
arch/arm/kernel/entry-common.S
ENTRY(vector_swi) addne scno, r7, #__NR_SYSCALL_BASE ;r7寄存器保存了系统调用编号！ adr tbl, sys_call_table adr lr, ret_fast_syscall ;将ret_fast_syscall加载到lr连接寄存器 ldrcc pc, [tbl, scno, lsl #2] ;该指令执行完毕后，会执行lr寄存器中的指令，也就是返回用户空间 ENDPROC(vector_swi) #include "calls.S"arch/arm/kernel/calls.S
CALL(sys_execve_wrapper) //系统调用号为11arch/arm/kernel/entry-common.S
sys_execve_wrapper: add r3, sp, #S_OFF b sys_execve ENDPROC(sys_execve_wrapper)arch/arm/kernel/sys_arm.c
//汇编调用的C
asmlinkage int sys_execve(char __user *filenamei, char __user * __user *argv,
char __user * __user *envp, struct pt_regs *regs){
int error;
char * filename;
filename = getname(filenamei);
error = PTR_ERR(filename);
if (IS_ERR(filename))
goto out;
error = do_execve(filename, argv, envp, regs);
putname(filename);
out:
return error;
}3.核心分析
fs/exec.c
int do_execve(char * filename,
char __user *__user *argv,
char __user *__user *envp,
struct pt_regs * regs){
retval = search_binary_handler(bprm,regs);//程序装载
......
acct_update_integrals(current);//将加载的程序地址赋给current指针，这样，当返回用户空间后就开始执行该程序
}
程序装载：
int search_binary_handler(struct linux_binprm *bprm,struct pt_regs *regs){
int (*fn)(struct linux_binprm *, struct pt_regs *) = fmt->load_binary;
/*
fs/binfmt_aout.c
.load_binary = load_aout_binary,
fs/binfmt_elf.c
.load_binary = load_elf_binary,
*/
}
三、相关环境变量
1.补充共享库的静态加载路径
echo $LD_LIBRARY_PATH
/vendor/lib:/system/lib
比如，我需要将静态加载的共享库放到/data目录：
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/data
echo $LD_LIBRARY_PATH
/vendor/lib:/system/lib:/data
2.C可执行程序的环境变量
echo $PATH
/sbin:/vendor/bin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin
PATH=$PATH:/data
echo $PATH
/sbin:/vendor/bin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin:/data3.JAVA相关
echo $JAVA_HOME
/usr/lib/jvm/java-6-sun"
echo $CLASSPATH
/usr/lib/jvm/java-6-sun/lib:.