可执行程序的工作原理
（一）ELF目标文件
（1）什么是ELF？
这里先提一个常见的名词“目标文件”，是指编译器生成的文件。ELF(Executable and Linkable Format)，即可执行的和可链接的格式，是一个目标文件格式的标准，这种格式的文件用于存储Linux程序。
（2）ELF文件的3种类型
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可重定位文件
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可执行文件
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共享目标文件
（3）ELF文件的作用
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如果用于编译和链接，则编译器和链结器将把ELF文件看作节的集合，所有节由节头表描述，程序头表可选
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如果用于加载执行（可执行文件），则加载器将把ELF文件看作程序头表描述的段的集合，一个段可能包含又多个节和节头表可选
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如果是共享文件，则两者都含有
（二）程序编译
程序从源代码到可执行文件的步骤：预处理、编译、汇编、链接。
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预处理
gcc -E hello.c -o hello.i
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编译
gcc -S hello.i -o hello.s -m32
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汇编
gcc -c hello.s -o hello.o -m32
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链接
gcc hello.o -o hello -m32
（三）Linux系统构架与执行过程
（1）从内存角度看Linux系统的执行
（2）fork和execve的区别与联系
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fork两次返回，第一次返回到父进程继续向下执行，第二次是子进程返回到ret_from_fork后正常返回用户态
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execve在执行时陷入内核态，用execve中加载的程序把当前正在执行的进程覆盖掉，当系统调用返回时也就返回到新的可执行程序起点，即返回的已经不是原来的那个可执行程序了
（3）跟踪分析execve系统调用内核处理函数
1）将menu目录删除，利用git命令克隆一个新的menu目录，用test_exec.c将test.c覆盖
2）重新编译rootfs，查看代码发现增加了exec函数，执行exec指令，发现比fork指令多输出了一行“hello，Yizihan”，实际上是新加载了一个可执行程序来输出一行语句
3）启动内核到调试的状态，加载符号表并设置端口，启动新的终端窗口开始gdb调试，设置断点到“sys_exec” “load_elf_binary” “start_thread”
4）查看hello的elf的头部，查看定义的入口地址
5)实验中test.c中增加的代码如下：
int Exec(int argc, char *argv[])
{
int pid;
/* fork another process */
pid = fork();
if (pid < 0)
{
/* error occurred */
fprintf(stderr,"Fork Failed!");
exit(-1);
}
else if (pid == 0)
{
/* child process */
printf("This is Child Process!
");
execlp("/hello","hello",NULL);
}
else
{
/* parent process */
printf("This is Parent Process!
");
/* parent will wait for the child to complete*/
wait(NULL);
printf("Child Complete!
");
}
}
int main()
{
PrintMenuOS();
SetPrompt("MenuOS>>");
MenuConfig("version","MenuOS V1.0(Based on Linux 3.18.6)",NULL);
MenuConfig("quit","Quit from MenuOS",Quit);
MenuConfig("time","Show System Time",Time);
MenuConfig("time-asm","Show System Time(asm)",TimeAsm);
MenuConfig("fork","Fork a new process",Fork);
MenuConfig("exec","Execute a program",Exec);
ExecuteMenu();
}
（四）总结
execve()的系统调用实质试运行的内核态的函数，大致处理过程总结如下：
（1）sys_execve中的do_execve()读取128个字节的文件头部，以此判断可执行文件的类型
（2）调用search_binary_handle()去搜索和匹配合适的可执行文件转载处理过程
（3）ELF文件由load_elf_binary()函数负责装载，它调用了sart_thread函数，创建新进程的堆栈，修改了终端现场中保存的ELP寄存器，这里分静态链接和动态链接两种:
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静态链接：elf_entry指向可执行文件的头部，一般是main函数，是新程序执行的起点，，新的可执行程序的起点的一般地址为0x8048xxx的位置，由编译器设定，可能是由于安全上的考虑并不严格固定
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动态链接：elf_entry指向ld（动态链接器）的起点load_elf_interrp