当我们编译包含'main'而没有链接的源代码时，为什么我们不能运行它？

Question

我正在学习编译过程，我知道链接主要用于将包含“主”函数的二进制文件与其他包含在我们的主函数中使用的其他辅助函数的二进制文件链接。

但是，当我尝试使用代码运行目标文件时：

int main() {
    return 0;
}

在 Ubuntu 上使用 gcc 中的 -c 命令编译，我尝试运行它，但出现错误：

“bash: ./source.o: 无法执行二进制文件：执行格式错误”

Answer 1

阅读莱文的Linkers & Loaders。

了解ELF。

尝试使用gcc -v 进行编译（你会看到实际使用的程序是什么：cc1 到 compile 将 C 代码编译到某个汇编程序中，as 到 assemble 编译到某个目标文件中，ld & collect2 到 link)。还可以使用gcc -S -fverbose-asm -O 查看生成的汇编程序文件。请注意，gcc 知道（并专门编译）main 函数。并且您的可执行文件的起点是由一些crt0 等提供的（它不是 main 而是一些在汇编程序中编码的_start 例程，它调用你的main....） .

Object files 与 executables 不同。可执行文件包含crt0 和C standard library 之类的东西，或者以某种方式将dynamically link 作为shared object （你需要链接你的source.o - 从你的空main 编译到source.c-因此进入可执行文件）。

在 Linux 上，使用 objdump(1) 和 readelf(1)（在一些现有的二进制文件以及您的 source.o 目标文件上）

另请参阅elf(5)、execve(2)、ld-linux(8)、Linux assembly howto、syscalls(2)、Advanced Linux Programming、Operating Systems: Three Easy Pieces，以及（了解libc.so）Drepper 的How To Write Shared Libraries，@9885 @...

^{（你需要阅读整本书才能理解细节；我提供了一些参考）}

还可以查看 Common Lisp 和 SBCL。它的编译器有一个非常不同的模型（与 C 真的不同）。

Answer 2

你没有引导程序。你是在这个鸡和蛋的问题。

代码（用于该函数）在那里，但有一些假设，首先你需要一个堆栈。例如，根据架构，您的返回地址可能在该堆栈上。返回值可能在该堆栈上。 C 语言本身并没有直接在语言中提供这一点，为了“引导”你的函数，总是至少需要一点汇编或其他一些语言。例如在 ARM 中用于 gnu：

bs.s

.globl _start
_start:
    mov sp,#0x8000
    bl main
    b .

so.c

int main ( void )
{
    return(0);
}

对于 ARM，该功能已完成，链接器无需修改指令。但没有定义地址空间，要么指定，要么反汇编程序假定零作为该对象的地址，但它是一个对象而不是可加载的二进制文件。

00000000 <main>:
   0:   e3a00000    mov r0, #0
   4:   e12fff1e    bx  lr

现在，如果我们添加引导程序并链接到某个地址，我们将得到一个真实的可执行程序

00008000 <_start>:
    8000:   e3a0d902    mov sp, #32768  ; 0x8000
    8004:   eb000000    bl  800c <main>
    8008:   eafffffe    b   8008 <_start+0x8>

0000800c <main>:
    800c:   e3a00000    mov r0, #0
    8010:   e12fff1e    bx  lr

这并不意味着不能使用编译器对象输出来制作操作系统或可以以这种方式加载函数的环境。但这就是词链、工具链的由来。编译器制作汇编语言，汇编器汇编汇编语言，结合其他必要的对象（引导程序、编译器库和 C 库等），链接器定义所有内容的地址空间，并根据需要修改代码/数据以解析外部。获得最终结果的一系列事件或事件链。

Answer 3

即使是像exit 这样最基本的命令也不是直接在语言中，需要链接。

http://en.cppreference.com/w/c/program/exit