hello world是我们学习一门语言的第一个程序，一直很好奇这个程序底层到底是怎么执行起来的呢？今天就让我们一探究竟：
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("hellow world \n");
}
编译链接： gcc hello.c，生成了a.out文件，
gcc hello.c
wusong@ubuntu:~/cTest/hellotest$ ls
a.out hello.c
查看a.out， 使用objdump -h a.out
objdump -h a.out
a.out: file format elf64-x86-64
Sections:
Idx Name Size VMA LMA File off Algn
0 .interp 0000001c 0000000000400238 0000000000400238 00000238 2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
1 .note.ABI-tag 00000020 0000000000400254 0000000000400254 00000254 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
2 .note.gnu.build-id 00000024 0000000000400274 0000000000400274 00000274 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
3 .gnu.hash 0000001c 0000000000400298 0000000000400298 00000298 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
4 .dynsym 00000060 00000000004002b8 00000000004002b8 000002b8 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
5 .dynstr 0000003d 0000000000400318 0000000000400318 00000318 2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
6 .gnu.version 00000008 0000000000400356 0000000000400356 00000356 2**1
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
7 .gnu.version_r 00000020 0000000000400360 0000000000400360 00000360 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
8 .rela.dyn 00000018 0000000000400380 0000000000400380 00000380 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
9 .rela.plt 00000030 0000000000400398 0000000000400398 00000398 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
10 .init 0000001a 00000000004003c8 00000000004003c8 000003c8 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
11 .plt 00000030 00000000004003f0 00000000004003f0 000003f0 2**4
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
12 .plt.got 00000008 0000000000400420 0000000000400420 00000420 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
13 .text 00000192 0000000000400430 0000000000400430 00000430 2**4
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
14 .fini 00000009 00000000004005c4 00000000004005c4 000005c4 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
15 .rodata 00000011 00000000004005d0 00000000004005d0 000005d0 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
16 .eh_frame_hdr 00000034 00000000004005e4 00000000004005e4 000005e4 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
17 .eh_frame 000000f4 0000000000400618 0000000000400618 00000618 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
18 .init_array 00000008 0000000000600e10 0000000000600e10 00000e10 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
19 .fini_array 00000008 0000000000600e18 0000000000600e18 00000e18 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
20 .jcr 00000008 0000000000600e20 0000000000600e20 00000e20 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
21 .dynamic 000001d0 0000000000600e28 0000000000600e28 00000e28 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
22 .got 00000008 0000000000600ff8 0000000000600ff8 00000ff8 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
23 .got.plt 00000028 0000000000601000 0000000000601000 00001000 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
24 .data 00000010 0000000000601028 0000000000601028 00001028 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
25 .bss 00000008 0000000000601038 0000000000601038 00001038 2**0
ALLOC
26 .comment 00000035 0000000000000000 0000000000000000 00001038 2**0
CONTENTS, READONLY
可以看到目标文件格式是分类存储的，分成了很多段，从左到右，第一列（Idx Name）是段的名字，第二列（Size）是大小 ，LMA表示装载内存地址，VMA表示虚拟内存地址，File off是文件内的偏移。
基础知识
从你写的源代码到执行你的程序，一般经历了这几个过程：
源代码编辑 -> 编译 -> 链接 -> 装载 -> 执行。编译，简单说就是用编译工具，将你的源码，变成可以执行的二进制代码，也叫做目标文件，当然只是对应某一种硬件平台，比如此处我用的是Intel的X86系列的CPU，编译出来的，就是针对X86的二进制代码。链接就是将多个目标文件合并为一个目标文件，称作可执行文件。 在上面的可执行文件中有很多section，最常见和基础的段有：
“text”段：代码段，就是CPU要运行的指令代码。
“data”段：数据段，保存了源代码中的数据，一般是以初始化的数据。
“bss”段：也是数据段，存放那些未初始化的数据，因为这些数据还未分配空间，所以单独存放。
段一般可以分为loadable和allocatable， loadable，可加载，就是，原先目标文件里面包含对应的代码或数据，所以，装载器要把这些内容，load到对应的地址，以便程序可以运行；而allocatable，可分配的，最简单理解就是上面提到的.bss段，那里记录了变量名，到时候，你要给这些变量名分配内存空间。
- LMA:（Load Memory Address） the address at which the section will be loaded.内存装载地址表示把程序（经历过，由你的源码，通过编译器的编译，链接器的链接，形成的那个可执行文件，详细点说就是，把其中的.text代码段，.data数据段等内容）从硬盘装载到内存的哪个位置。这里问一句，为什么要搬到内存呢？ 程序运行的本质，就是CPU读取到指令，然后执行。这里就涉及到，如果想要你的程序运行，首先，你应该把对应的指令，放到合适的地方，CPU 才能读到，才能执行。此处合适的地方，有人想到，直接放到硬盘这里，CPU过来读取，然后执行不就可以了吗，还不用这么麻烦地将（指令）代码搬来搬去的，多省事。但是实际上，系统就是这么“笨”地搬来搬去，原因在于，从硬盘上直接读取指令，速度比直接从内存，一般PC 上是各种类型的RAM，比如DDR，此处统称为Memory/内存，要慢很多倍，所以，系统才会不嫌弃麻烦，把代码拷贝到内存里面去，然后从内存里面读取指令，然后执行，这样效率会高很多。
- VMA, （Virtual Memory Address）：the address the section will have when the output file is run;那啥是虚拟内存地址呢？简单说就是，你程序运行时候的所对应的地址。此处所谓的虚拟，一般来说，指的是启用了MMU之后，才有了虚拟地址和实地址。此处，我们可以简单的理解为，就是内存的实际地址即可。程序运行前，要把程序的内容，拷贝到对应的内存地址处，然后才能运行的。因此，一句话总结就是：代码要运行的时候，此时对应的地址，就是VMA。在多数情况下，LMA和VMA是相等的.LMA和VMA不一样。而其中最常见的一种情况就是，程序被放到ROM中，比如设置为只读的Nor Flash中，也就是LMA的地址是Nor Flash的地址，此如随便举例为0x10000000，而程序要运行时候的地址是内存地址，比如0x30000000,也就是VMA 是0x30000000，这时候，就要我们自己保证，在程序运行之前，把自己的程序，从LMA＝0x10000000拷贝到VMA＝0x3000000处，然后程序才可以正常运行。有人会问，反正对于ROM来说，CPU 也是可以直接从ROM里面读取代码，然后运行的。为何还要前面提到的，弄个LMA 和VMA不同，搬来搬去的呢？因为ROM，顾名思义，是只读的，只能读取，不能写入的。而程序中的代码段，由于只是被读取，不涉及到修改写入，是没有问题的。但是对于数据段和bss位初始化段来说，里面的所有的程序的变量，多数都是在运行的时候，不仅要读取，而且要被修改成新的值，然后写入新的值的，所以，如果还是放到ROM里面，就没法修改写入了。而且，另一个原因是，CPU从ROM，比如常见的Nor Flash中读取代码的速度，要远远小于从RAM，比如常见的SDRAM，中读取的速度，所以，才会牵扯到将代码烧写到ROM里面，然后代码的最开始，将此部分程序reaload，重载，也就是从此处的ROM的地址，即LMA，重新拷贝到SDRAM中去，也就是VMA的地方，然后从那里运行。
链接器和装载器的作用
链接器
- 将LMA写到（可执行的）二进制文件里面去
- 解析符号。将不同的符号，根据符号表中的信息，转换为对应的地址，这里只涉及VMA，即程序运行时的地址。
Loader，装载器
- 从二进制文件中读出对应的段的信息，比如text，data，bss等段的信息，将内容拷贝到对应的LMA的地址处。
- 如果发现VMA!=LMA, 即 程序运行时候的地址，和刚刚把程序内容拷贝到的地址LMA，两者不一样，
那么就要把对应的内容，此处主要是data，数据段的内容，从刚刚装载到的位置，LMA处，拷贝到VMA处.这样，程序运行的时候，才能够在执行的时候，找到对应的VMA处的变量，才能找到对应的值，程序才能正常运行。
最后再看看.text段到底是存了什么东西呢？objdump -s a.out (-s 表示查看目标文件十六进制格式)
......
Contents of section .fini:
4005c4 4883ec08 4883c408 c3 H...H....
Contents of section .rodata:
4005d0 01000200 68656c6c 6f20776f 726c6420 ....hello world
4005e0 00
......
貌似我们能看懂的也就是rodata只读数据段中的hello，world，那我们反汇编看下，objdump -d a.out , 它输出文件的汇编形式，下面列出主要的main函数部分，其实在main函数执行前后，有很多工作要做，比如初始化函数执行环境等。
0000000000400526 <main>:
400526: 55 push %rbp
400527: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
40052a: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp
40052e: c7 45 fc 05 00 00 00 movl $0x5,-0x4(%rbp)
400535: bf d4 05 40 00 mov $0x4005d4,%edi
40053a: e8 c1 fe ff ff callq 400400 <puts@plt>
40053f: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
400544: c9 leaveq
400545: c3 retq
400546: 66 2e 0f 1f 84 00 00 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)
40054d: 00 00 00
左边是十六进制形式，右边是汇编形式，至于汇编代码，这里不赘述。
