01GCC编译工具链

Posted 2023-03-21 xuan01

GCC工具编译链：

一步到位：

gcc helloworld.c -o helloworld

中间流程：

gcc helloworld.c -E -o helloworld.i  //预处理cpp：加入头文件，替换宏
gcc helloworld.c -S -c -o helloworld.s //编译egcs：包含预处理，转化为汇编程序
gcc helloworld.c -c -o helloworld.o //汇编as：包含预处理和编译，将汇编程序转化为可链接的二进制程序；
gcc helloworld.c -o helloworld //链接ld：包含以上所有操作，将可链接的二进制程序和其他的库链接在一起，形成可执行的程序文件；

反汇编：

objdump -d helloworld

NASM编译器：

　　Netwide Assembler （简称 NASM）是一款基于英特尔 X86 架构的汇编与反汇编工具。它可以用来编写 16 位、32 位（IA-32) 和 64 位（x86-64）的程序。NASM 被认为是 Linux 平台上最受欢迎的汇编工具之一。 

hello OS

1. PC机引导流程：PC 机 BIOS 固件是固化在 PC 机主板上的 ROM 芯片中的，掉电也能保存，PC 机上电后的第一条指令就是 BIOS 固件中的，它负责检测和初始化 CPU、内存及主板平台，然后加载引导设备（大概率是硬盘）中的第一个扇区数据---主引导记录（Master boot record，缩写为MBR），到 0x7c00 地址开始的内存空间，再接着跳转到 0x7c00 处执行指令，在我们这里的情况下就是 GRUB 引导程序。(why 0x7c00? 为什么主引导记录的内存地址是0x7C00？ - 阮一峰的网络日志 (ruanyifeng.com))
2. 引导汇编代码：用汇编代码处理c语言的工作环境；代码分为四段：用汇编定义的GRUB的多引导协议头(一定格式的数据)；关中断，设定CPU的工作模式；初始化CPU寄存器和C语言的运行环境；CPU工作模式所需要的数据；
3. 主函数：上述汇编代码在第三段调用了main主函数，这段代码是由nasm和GCC编译成可链接模块，由LD链接在一起，形成可执行程序文件；

   ＃include "vgastr.h"
   void main()
     printf("Hello OS!");
     return;        
   

   注意：此处的main函数和printf不是应用程序中的，而是Hello OS中的；

4. 控制计算机屏幕：集显：集成在主板上；核显：集成在CPU；独显：通过PCIE(peripheral component interconnect express) 接口链接的显卡，性能依次上升；无论 PC 上是什么显卡，它们都支持一种叫 VESA 的标准，这种标准下有两种工作模式：字符模式和图形模式。显卡们为了兼容这种标准，不得不自己提供一种叫 VGABIOS 的固件程序。显卡的字符模式的工作细节：它把屏幕分成 24 行，每行 80 个字符，把这（24*80）个位置映射到以 0xb8000 地址开始的内存中，每两个字节对应一个字符，其中一个字节是字符的 ASCII 码，另一个字节为字符的颜色值；

   void _strwrite(char* string)
   
     char* p_strdst = (char*)(0xb8000);//指向显存的开始地址
     while (*string)
     
       *p_strdst = *string++;
       p_strdst += 2;
     
     return;
   
   
   void printf(char* fmt, ...)
   
     _strwrite(fmt);
     return;
   

   printf函数直接调用了_strwirte函数；

5. make工具：读取makefile文件，该文件写好的了构建软件的规则，工具能根据这些规则自动化构建软件；makefile 文件中规则是这样的：首先有一个或者多个构建目标称为“target”；目标后面紧跟着用于构建该目标所需要的文件，目标下面是构建该目标所需要的命令及参数。第一次构建目标后，下一次执行 make 时，它会根据该目标所依赖的文件是否更新决定是否编译该目标，如果所依赖的文件没有更新且该目标又存在，那么它便不会构建该目标。这种特性非常有利于编译程序源代码。
6. 编译：

    

    

7. 安装OS：得到hello OS.bin文件；要让GRUB找到它，才能在计算机启动项加载它。GRUB会在启动时加载一个grub.cfg文件；将hello OS的启动项插入到该文件末尾；，然后将之前的bin文件复制到boot目录下；下面代码是查询boot目录挂载的分区。

   df /boot/

   上机实验见下节。