软件相关概念

ABI

ABI：Application Binary Interface
Windows与Linux不兼容

• ELF（Executable and Linkable Format）
• PE（Portable Executable）

库级别的虚拟化：

• Linux：Wine
• Windows：Cygwin

API

API即Application Programming Interface，API可以在各种不同的操作系统上实现给应用程序提供完全相同的接口，而它们本身在这些系统上的实现却可能不同，主流的操作系统有两种，一种是Windows系统，另一种是Linux系统。由于操作系统的不同，API又分为Windows API和Linux API。在Windows平台开发出来的软件在Linux上无法运行，在Linux上开发的软件在Windows上又无法运行，这就导致了软件移植困难，POSIX标准的出现就是为了解决这个问题。
POSIX：Portable Operating System Interface，可移植操作系统接口，定义了操作系统应该为应用程序提供的接口标准，是IEEE为要在各种UNIX操作系统上运行的软件而定义的一系列API标准的总称。Linux和Windows都要实现基本的POSIX标准，程序就在源代码级别可移植了。

开发语言

系统级别开发

• 汇编语言
• C语言
• C++语言

应用级别开发

• Java语言
• Python语言
• Go语言
• PHP语言
• CSharp语言
• Perl语言
• Delphi语言
• Basic语言
• Ruby语言
• Bash语言

C语言程序的实现过程

C程序源代码->预处理->编译->汇编->链接
C语言的程序编译主要经过四个过程：

• 预处理（Pre-Processing）
  1. 将所有的#define删除，并且展开所有的宏定义
  2. 处理所有的条件预编译指令，比如#if #ifdef #elif #else #endif等
  3. 处理#include预编译指令，将被包含的文件插入到该预编译指令的位置
  4. 删除所有注释"//“和”/**/"
  5. 添加行号和文件标识，以便编译时产生调试用的行号及编译错误警告行号
  6. 保留所有的#pragma编译器指令，因为编译器需要使用它们
• 编译（Compiling）
  编译过程就是把预处理完的文件进行一系列的词法分析，语法分析，语义分析及优化后，最后生成相应的汇编代码
• 汇编（Assembling）
  汇编器是将汇编代码转变成机器可以执行的命令，每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。汇编相对于编译过程比较简单，根据汇编指令和机器指令的对照表-翻译即可。
• 链接（Linking）
  通过调用链接器id来链接程序运行需要的一大堆目标文件，以及所依赖的其他库文件，最后生成可执行文件

例子：gcc编译过程

#分步骤编译运行
gcc -E hello.c -o hello.i 对hello.c文件进行预处理，生成了hello.i文件
gcc -S hello.i -o hello.s 对预处理文件进行编译，生成了汇编文件
gcc -c hello.s -o hello.o 对汇编文件进行编译，生成了目标文件
gcc hello.o -o hello 对目标文件进行链接，生成可执行文件
#一步实现编译过程
gcc hello.c -o hello 直接编译链接成可执行目标文件

软件模块的静态和动态链接

链接主要作用是把各个模块之间相互引用的部分处理好，使得各个模块之间能够正确地链接，分为静态和动态链接

静态链接

• 把程序对应的依赖库复制一份到包
• 生成模块文件libxxx.a
• 嵌入程序包
• 升级难，需要重新编译
• 占用较多空间，迁移容易

动态链接

• 只把依赖加做一个动态链接
• 生成模块文件libxxx.so
• 连接指向
• 占用较少空间，升级方便

模块（库）文件

查看二进制程序所依赖地库文件

ldd /PATH/TO/BINARY_FILE

管理及查看本机装载地库文件

#加载配置文件中指定的库文件
ldconfig
#显示本机已经缓存的所有可用库文件名及文件路径映射关系
/sbin/ldconfig -p

配置文件：

/etc/ld.so.conf
/etc/ld.so.conf.d/*.conf

缓存文件：

/etc/ld.so.cache

例子：库文件破坏后，将导致依赖的程序无法正常运行

ldd /bin/ls
ldd /bin/cat
mv /lib64/libc.so.6 /bak
ls
cat

Java程序编译运行过程