hello world程序绝对经典的让人落泪，这是很多人的第一个程序。这个程序在Brian Kernighan和Dennis M. Ritchie合著的《The C Programme Language》中使用而广泛流行。该程序也体现了两位作者心向世界的博大情怀。
本人编程也是从hello world程序开始的，但是我很多人写的hello world程序都需要库和操作系统的支持才能运行。今天我想来用C语言重新实现一个裸机版hello world程序，即不需要操作系统和库的支持，顺便纪念一下hello world程序和C语言。
首先看看实现裸机版的hello world程序所需要的工具：
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LINUX操作系统
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编译器:GCC、LD、nasm
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文件编辑器
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Make
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GRUB引导器（安装LINUX时已经自带了）
下面我们从上向下完成hello world程序，首先来写好main函数，如下：
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void main()
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{
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printf("hello world!");
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return;
- }
是不是很熟悉，这样的程序，我想很多人闭着眼一通盲码，都可以正确无误
好了，上面的代码依然是调用了printf函数输出“hello world!”字符串的，由于这裸机版的程序，所以不能调用库中的printf函数，而是要自己亲自实现该函数。下面就去实现一个最简单的printf函数。如下：
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void printf(char* fmt,...)
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{
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_strwrite(fmt);
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return;
- }
确实够简单了，没有像通常的printf函数处理多个参数，也没有对参数进行格式化处理，而是调用了_strwrite函数，下面接着实现_strwrite函数，如下：
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void _strwrite(char* string)
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{
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char* p_strdst=(char*)(0xb8000);
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while(*string)
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{
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*p_strdst=*string++;
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p_strdst+=2;
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}
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return;
- }
_strwrite函数才是输出字符串的核心函数，它把字符串的每个字符，依次写入以0xb8000为开始地址的内存空间，这个内存空间默认映射是显卡的显存，并且我们知道计算机启动时显卡默认工作在字符模式下。对应于屏幕是每行80个字符，一共有25行。
可是有了这些代码就可以了吗，当然不行，因为是裸机，所以在调用C函数之前，还要初始化栈和CPU的一些寄存器，更为关键的是我们的程序要被GRUB引导加载，而这些动作用C语言又无法实现，这时我们的大汇编语言就该上场了，发挥它神奇的作用了，下面来用汇编语言写一段代码，如下：
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MBT_HDR_FLAGS EQU 0x00010003
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MBT_HDR_MAGIC EQU 0x1BADB002
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MBT_HDR2_MAGIC EQU 0xe85250d6
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global _start
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extern main
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[section .start.text]
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[bits 32]
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_start:
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jmp _entry
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ALIGN 8
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mbt_hdr:
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dd MBT_HDR_MAGIC
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dd MBT_HDR_FLAGS
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dd -(MBT_HDR_MAGIC+MBT_HDR_FLAGS)
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dd mbt_hdr
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dd _start
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dd 0
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dd 0
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dd _entry
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;以上是GRUB所需要的头
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ALIGN 8
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mbt2_hdr:
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DD MBT_HDR2_MAGIC
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DD 0
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DD mbt2_hdr_end - mbt2_hdr
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DD -(MBT_HDR2_MAGIC + 0 + (mbt2_hdr_end - mbt2_hdr))
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DW 2, 0
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DD 24
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DD mbt2_hdr
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DD _start
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DD 0
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DD 0
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DW 3, 0
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DD 12
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DD _entry
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DD 0
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DW 0, 0
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DD 8
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mbt2_hdr_end:
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;以上是GRUB2所需要的头
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;包含两个头是为了同时兼容GRUB、GRUB2
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ALIGN 8
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_entry:
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;关中断
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cli
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;关不可屏蔽中断
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in al, 0x70
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or al, 0x80
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out 0x70,al
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;重新加载GDT
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lgdt [GDT_PTR]
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jmp dword 0x8 :_32bits_mode
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_32bits_mode:
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;下面初始化C语言可能会用到的寄存器
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mov ax, 0x10
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mov ds, ax
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mov ss, ax
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mov es, ax
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mov fs, ax
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mov gs, ax
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xor eax,eax
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xor ebx,ebx
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xor ecx,ecx
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xor edx,edx
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xor edi,edi
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xor esi,esi
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xor ebp,ebp
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xor esp,esp
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;初始化栈，C语言需要栈才能工作
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mov esp,0x9000
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;调用C语言函数main
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call main
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;让CPU停止执行指令
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halt_step:
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halt
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jmp halt_step
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GDT_START:
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knull_dsc: dq 0
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kcode_dsc: dq 0x00cf9e000000ffff
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kdata_dsc: dq 0x00cf92000000ffff
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k16cd_dsc: dq 0x00009e000000ffff
-
k16da_dsc: dq 0x000092000000ffff
-
GDT_END:
-
-
GDT_PTR:
-
GDTLEN dw GDT_END-GDT_START-1
- GDTBASE dd GDT_START
这段代码不必多说，上面的注释已经写的很好了，汇编程序代码也写好了，最后的工作就是编译链接程序了，编译还好说，但是链接就不能用通常链接应用程序的方法了，因为这时裸机程序，所以我们得写个链接脚本来控制链接过程，如下:
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- ENTRY(_start)
- OUTPUT_ARCH(i386)
- SECTIONS
- {
- . = 0x200000;
- __begin_start_text = .;
- .start.text : ALIGN(4) { *(.start.text) }
- __end_start_text = .;
- __begin_text = .;
- .text : ALIGN(4) { *(.text) }
- __end_text = .;
- __begin_data = .;
- .data : ALIGN(4) { *(.data) }
- __end_data = .;
- __begin_rodata = .;
- .rodata : ALIGN(4) { *(.rodata) *(.rodata.*) }
- __end_rodata = .;
- __begin_kstrtab = .;
- .kstrtab : ALIGN(4) { *(.kstrtab) }
- __end_kstrtab = .;
- __begin_bss = .;
- .bss : ALIGN(4) { *(.bss) }
- __end_bss = .;
- }
上面的链接脚本最关键的是告诉LD链接器，我们的程序从0x200000的内存地址开始运行。最后还要写个makefile控制编译、链接过程。如下：
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- MAKEFLAGS = -sR
- MKDIR = mkdir
- RMDIR = rmdir
- CP = cp
- CD = cd
- DD = dd
- RM = rm
- ASM = nasm
- CC = gcc
- LD = ld
- ASMBFLAGS = -f elf
- CFLAGS = -c -Os -std=c99 -m32 -Wall -Wshadow -W -Wconversion -Wno-sign-conversion -fno-stack-protector -fomit-frame-pointer -fno-builtin -fno-common -ffreestanding -Wno-unused-parameter -Wunused-variable
- LDFLAGS = -s -static -T hello.lds -n --oformat binary
- PMHELLO_OBJS :=
- PMHELLO_OBJS += entry.o helkrlmain.o vgastr.o
- PMHELLO_BIN = pmhello.bin
- .PHONY : build clean all link
- all: clean build link
- clean:
- $(RM) -f *.o *.bin
- build: $(PMHELLO_OBJS)
- link: $(PMHELLO_BIN)
- $(PMHELLO_BIN): $(PMHELLO_OBJS)
- $(LD) $(LDFLAGS) -o $@ $(PMHELLO_OBJS)
- %.o : %.asm
- $(ASM) $(ASMBFLAGS) -o $@ $<
- %.o : %.c
- $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $<
安装测试，在linux系统下则非常方便，因为linux系统已经安装好了GRUB2，默认情况下，只要把pmhello.bin文件复制到linux系统的/boot/目录下，同时修改/boot/grub/目录下的grub.cfg文件。如下图所示：
重启计算机就可以看到PMHELLO启动选项了……
该项目代码地址是：https://code.csdn.net/lmnos/pmhelloworld