一、编译原理
1.编译器
编译器简单理解就是将一种语言（源语言）转换为等价的另一种语言（目标语言）的程序。
编译器分为前端（Front end）和后端（Back end）两部分。
前端：机器无关，把源程序分解成组成要素和相应的语法结构，通过这个结构创建源程序的中间表示，同时收集和程序相关的信息，存放到符号表中；
后端：机器相关，根据中间表示和符号表构造目标程序。
编译过程大致为5个步骤：
词法分析（Lexical analysis）-》输出有意义的词素（Lexeme）
语法分析（Syntax analysis）-》产生语法树（Syntax tree）
语义分析（Semantic analysis）
中间代码生成和优化
代码生成和优化
2.GCC编译过程
GCC编译主要有四个阶段：预处理（Preprocess）、编译（Compile）、汇编（Assemble）、链接（Link）。
三个工具组件：ccl（第一和第二阶段）、as（第三阶段）、collect2（对ld命令的封装，第四阶段）
- 预处理阶段：处理以#开头的预处理指令，如#include、#define等，转换后直接插入程序文本中，通常以.i作为拓展名。
GCC -E hello.c -o hello.i #单独执行预处理
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2. 编译阶段：执行词法分析、语法分析、语义分析以及优化，生成汇编代码。
#GCC中预处理已经和编译合并处理
GCC -S hello.c -o hello.s
#masm指定为intel格式，fno-asynchronous-unwind-tables生成没有cfi宏的汇编指令，以提高可读性。
GCC -S hello.i -o -masm=intel -fno-asynchronous-unwind-tables
3.汇编阶段：根据汇编指令和机器指令的对照表进行翻译，将.s翻译为目标文件.o。
GCC -c hello.c -o hello.o
GCC -c hello.s -o hello.o
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4.链接阶段：分为静态链接和动态链接两种方式，默认使用动态链接，使用-static指定使用静态链接。将目标文件和依赖库进行链接，主要包括地址和空间分配、符号绑定、重定位等。
GCC hello.o -o hello
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两个常用命令:file和objdump
file 文件名：查看文件详细信息
objdump -sd hello -M intel：反汇编
二、ELF文件格式
ELF(Executable and Linkable Format):可执行可链接格式，在Linux上运行，在/usr/include/elf.h中定义。
1.ELF文件类型
可执行文件（.exec）
可重定位文件（.rel）
共享目标文件（.dyn）
2.ELF文件结构
视角选择：
链接视角：通过节（Section）来进行划分，通常包含代码（.text）、数据（.data）、BSS（.bss）三种节；
运行视角：通过段（Segment）来进行划分。
（1）ELF文件头
ELF文件头（ELF header）位于目标文件最开始的位置，包含整个文件的基本信息。
readelf -h elfDemo.rel #查看elf文件头信息
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注意：文件头中存在魔术字符（Magic）：7f 45 4c 46 即字符串“\177ELF”,可以通过搜索该字符确定内存映射地址。
（2）节头表
节头表（Section header table）包含了目标文件中所有节的信息，记录了节的名字、长度、偏移、读写权限等信息。节头表的位置记录在文件头的e_shoff域中。
readelf -S elfdemo.rel#查看目标文件节头表
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注意：节头表对于程序运行不是必须的，因为它与程序内存和布局无关，是程序头表的任务，所以常有程序去除节头表，以增加反编译器的分析难度。
（3）代码节（.text）
objdump -x -s -d elfDemo.rel #输出各节的内容
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Contents of section .text部分是.text数据的十六进制形式，共0x4e个字节，最左边一列是偏移量，中间四列为内容，最右边一列为ASCII码形式。
Disassembly of section .text部分是反汇编结果。
（4）数据节（.data）
保存以及初始化的全局变量和局部静态变量。
.rodata 保存只读数据，包含只读变量和字符串常量
（5）BSS节（.bss）
用于保存未初始化的全局变量和局部静态变量，没有Contents属性，只是为变量预留了位置，因此该节的sh_offset域也就没有意义。
（6）其他节
字符串表（.strtab）
用来表示符号名和节名，引用字符串表时只需给出字符徐磊在表中的偏移量即可
字符串表的第一个和最后一个字符均为null字符，以确保所有字符串的开始和终止。
符号表（.dynsym和.symtab）
.dynsym保存引用外部文件的符号，只在运行时被解析；
.symtab还保存了本地符号，用于调试和链接。
目标文件通过在该表中的索引值来使用该符号，索引值从0开始，但0的表项不具备实际意义，他表示未定义的符号。
3.可执行文件的装载
当运行一个可执行文件时，首先要将该文件和动态链接库装载到 进程空间中，形成一个进程镜像。
每个进程都有独立的虚拟地址空间，这个空间如何布局是由记录在 段头表 中的程序头决定的。
ELF文件头的e_phoff域给出了段头表的位置。
通过
readelf - l elefDemo.exec
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可以看出一个段包含了一个或多个节，相当于对这些节按不同权限进行分组，使之可以同时装载多个节，从而节省资源。
常见的段：
PT_LOAD类型段：用于描述可装载的节（动态链接的可执行文件则包含两个–将.data和.text分开存放）
PT_DYNAMIC动态段:包含动态链接库所必须的信息，如共享库列表、GOT表和重定位表等。
PT_NOTE类型段：保存了系统相关的附加信息，运行并不需要
PT_INTERP段：将位置和大小信息存放在一个字符串中，是对程序解释器的位置的描述。
PT_PHDR段；保存了程序头表本身的位置和大小
