C++基础（一）——底层分析

1.任何程序在编译时都会产生指令和数据，进行地址编号，但是如果地址不连续，就会程序运行不起来，编译器的地址管理比较麻烦（无法动态的获知物理空间的使用情况，也就无法为数据进行编号）

2.进程直接访问物理地址，如果此时有一个野指针，那么在进行操作野指针的时候可能会改变其他空间的数据，造成不安全的事件发生（无法进行内存访问控制）

3.程序运行空间通常需要一块连续的空间，空间利用率低，通过虚拟地址空间映射到物理内存上进行数据存储，可以实现数据在物理空间上离散式存储，提高内存的利用率，并且每个进程都有一份属于自己的连续空间使用

指令存放在.text段

int a = 12;
int b = 0;
int c;
// 编译后成为汇编指令 
// mov dword ptr[a],0ch
//存放.text段
//局部变量 指令

数据存放在

static int e = 13;
static int f = 0;
static int g;
//局部变量静态变量e存放在.data段 不为0 f、g存放在.bss段 为0/未初始化

可打印g的值为0，无法打印c的值（栈上的无效值）

#include 
using namespace std;

int main(){
    int c;
    static int g = 0;
    cout << c << g << endl;
    
    return 0;
}
//无法打印c的值 可以打印g的值为0

1.包括了用户空间、内核空间

2.全局变量均存放在data段（不为0）、bss段（为0 或者 未初始化）

3.局部变量 产生指令

局部变量中的静态变量 产生数据（data段、bss段）

进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

线程是进程的一个实体，是CPU调度和分配基本单位

简而言之

一个程序至少要有一个进程，一个进程至少要有一个线程

1.有各自的用户空间（隔离），共享内核空间

2.进程之间通信方式 ： 匿名管道通信（内核空间内存数据可共享）

1.https://blog.csdn.net/weixin_45975835/article/details/115010310

2.《深入理解计算机系统》 第七章

3.https://blog.csdn.net/yaosiming2011/article/details/44280797

#include 
using namespace std;

int sum(int a, int b) {
    int temp;
    temp = a + b;
    return temp;
}


int main() {
    int a = 10;//局部变量不产生符号 mov dword ptr[ebp-4], 0Ah
    int b = 20;// mov dword ptr[ebp-8], 14h
    int ret = sum(a,b);
    
    cout << "ret is " << ret << endl;

    system("pause");
    return 0;
}

Q1：main函数调用sum，sum执行完以后，怎么知道回到哪个函数中？

通过汇编语言中的call指令存储了下一条指令的地址。

Q2：sum函数执行完，回到main以后，怎么知道从哪一行指令继续运行的？

在sum函数调用结束以后，ret指令在CPU的PC寄存器中读取刚刚存储的地址，回到原来的函数。

main.cpp sum.cpp

extern int gdata;// gdata *UND*  符号引用
int sum(int, int);// sum *UND*

int data = 20; //data .data段

int main() { //main .text段
    int a = gdata;
    int b = data;
    
    int ret = sum(a, b);
    
    return 0;
}

int gdata = 10;//gdata .data段

int sum(int a, int b) { //sum_int_int  .text段
    return a + b;
}

预编译：

’#‘开头的命令在预编译完成

#pragma lib
#pragma link
//在链接阶段处理

编译：

gcc
g++ -o

汇编：

主要是符号表的输出

二进制可重定位的目标文件（*.obj） main.o sum.o

其中，.o文件的格式组成：

elf文件头

.text

.data

.bss

.symbal

.section table

链接：编译完成的所有.o文件和静态库文件

步骤一：

所有.o文件段的合并==(.text、.bss、.data等)==

符号表合并后，进行符号解析（UND所有对符号的引用，都要找到该符号的定义的地方，可能会报错，符号未定义、重定义等）

给所有的符号分配虚拟地址(在此时给符号分配虚拟地址)

步骤二：

符号的重定位（重定向）

在代码段将符号的地址填成正确的地址

查询符号段、地址指令
objdump -s sum.o
objdump -t a.out
readelf -h a.out

输出

a.out

读取a.out的入口地址，入口地址为main函数的地址

都是各种段组成，.out相比于.obj多了progrma headers段，有两个load，告诉系统运行到这个程序的时候，把哪些内容加载到内存中（.text、.data）

-o 可执行程序的名称

a.exe

可执行文件加载过程：