一、本書解決的問題
本書主要介紹系統軟體的執行機制和原理，涉及在windows和linux兩個系統平台下，乙個應用程式在編譯、鏈結、和執行時所做的事，具體如下：
1.windows和linux作業系統下各自的可執行檔案、目標檔案格式？
2.普通的c/c++程式**如何編譯成目標檔案及程式的目標檔案如何儲存？
3.目標檔案如何被鏈結器鏈結到一起，並且形成可執行檔案？
5.可執行檔案如何被裝載，裝載到哪，並且執行？
6.可執行檔案與程序的虛擬位址空間之間如何對映？虛擬位址和實體地址之間的對映由系統完成，怎樣完成？
7.什麼是靜態鏈結，動態鏈結，兩者的區別，為啥要使用動態鏈結？
9.堆，棧，**段，資料段，bss段的理解？
10.執行庫，系統呼叫與api的理解？
二、相關書籍介紹
1.《linkers and loaders》 --介紹鏈結和裝在方面最為完整和權威的理論著作
2.《linux核心源**情景分析》 --基於linux2.4核心的，對於核心很多細節描述詳細
3.《深入理解計算機系統》 --對整個計算機硬體體系結構進行了深入淺出的介紹，是理解系統底層不可多得的書籍
4.《深入理解windows作業系統》 --深入理解windons核心最好的書籍
5.《advanced programming in the unix environment》--理解unix系統核心，執行庫和執行環境最好的選擇
1.計算機硬體的最為關鍵的三個部件：cpu，記憶體，i/o裝置
1）cpu及其架構的發展
1>cpu早期的核心頻率不高，跟記憶體的頻率一樣，故採用了用乙個匯流排（bus）將兩者聯絡起來。
2>由於很多的i/o裝置速度與cpu和記憶體慢很多，為了協調cpu和i/o裝置間的通訊，每個裝置都會有乙個相應的控制器，其相當於解決了不同速度之間的協議問題。
3>其實cpu的發展速度很快，導致記憶體的速度跟不上，故產生了與記憶體頻率一致的，cpu通過分頻和系統匯流排通訊；
4>北橋-滿足圖形裝置，cpu和記憶體之間的通訊，利用北橋晶元實現；
南橋-主要解決低速裝置和cpu之間的通訊
2）記憶體及其發展
位址空間不隔離
記憶體使用率較低
程式執行位址不確定
記憶體大小受限
2>採用的最基本的方法就是加入中間層，及引入虛擬位址概念
3>同時採用分段的方式，從應用程式的角度來分段儲存
4>為了提高記憶體的使用率，採用分頁的方式來實現
3）i/o裝置，採用分層的思想解決裝置多樣性的問題，其中會設計到很多裝置驅動架構，其主要是盡量多層次的挑出裝置的共同屬性，綜合使用。
2.執行緒
1）多執行緒問題
windows：核心有明確的程序和執行緒的概念並且有一系列的api來操作它；
linux：對多執行緒的支援比較貧乏，其並沒有真正意義上的執行緒概念，所有的實體都是任務，每乙個任務就可以理解成乙個單執行緒的程序，具有記憶體空間，執行屍體，檔案資源，當共享了同乙個記憶體空間的多個任務構成了乙個程序。
2）關於執行緒訪問許可權的理解
執行緒私有
執行緒之間共享（程序所有）
區域性變數
全域性變數
函式的引數
堆上的資料
tls資料
函式裡面的靜態變數
程式**，任何執行緒都有權利讀取並執行任何**
代開的檔案
3）使用者執行緒和核心執行緒
一般情況下，使用者執行緒都會有對應的核心執行緒，但並不是一一對應的，存在三種對應模型：一對一模型，一對多模型，多對多模型
3.系統軟體（用於管理計算機本身的軟體）
1）平台性的；如作業系統核心，驅動程式，執行庫，系統工具
四、靜態鏈結
1.編譯和鏈結
以下四個過程就是編譯器掩藏起來幫我們處理掉的過程
1）預編譯（生成*.i檔案）
1>將所有的「#define」刪除，並且展開所有巨集；
2>處理掉所有條件預編譯指令，如：「#if」、「#ifdef」、「#elif」、「#else」、「#endif」；
3>處理「#include」指令，這是乙個遞迴過程；
4>刪除所有的注釋「//」和「/* */」；
5>天劍行號和檔名標示
6>保留所有的#pragma編譯器指令，待編譯器使用；
2）編譯（生成*.o檔案，也叫目標檔案）
把預處理完的檔案進行一系列的詞法分析，語法分析，語義分析及優化後生成相對應的彙編**檔案
3）彙編
彙編器是將彙編**轉變成機器可以執行的指令，每乙個彙編語句幾乎都對應一條機器指令
4）鏈結（生成*.exe檔案，也叫可執行檔案）
1>位址和空間分配
2>符號決議
3>重定位
2.目標檔案
1）可執行檔案
1>windows下面pe格式
2>linux下面是elf格式,其格式分類見附錄：elf檔案型別
3>目標檔案、動態鏈結庫、靜態鏈結庫都是按照可執行檔案格式儲存的
2）目標檔案
1>目標檔案的組成：
b.程式指令
c.程式資料：資料段和.bss段
2>程式和資料分段的目的
a.可以標記為不同屬性，分開儲存：程式為唯讀，資料為可讀可寫
b.可以分開進行快取
c.指令可以重複使用，即指令共享
3>elf檔案詳細介紹
a.檔案頭：elf魔數，檔案機器位元組長度，資料儲存方式，版本，執行平台，硬體平台，入口位址，程式頭入口和長度，段表的位置和長度及數量等
b.段表：儲存這些段的基本資訊，段名，長度，在檔案中的偏移，讀寫許可權及段的其他屬性
c.重定位表：即為「.rel.text」段
d.字串表
3.靜態鏈結
靜態鏈結就是將幾個目標檔案鏈結起來形成乙個可執行檔案
1）空間和位址分配
1>按序合併：就是將各個目標檔案依次合併，這個問題是當目標檔案過多時，就會產生很多零散的段，位址對齊時會浪費空間
2>相似段合併：就是將相同段分配到一起，
2）符號解析和重定位
1>重定位通過分析重定位表來實現重定位
五、裝載和動態鏈結
1.可執行檔案的裝載
1）裝載方式
1>覆蓋裝入：直接按照執行檔案段大小進行對映即可
2>頁對映：
2）鏈結檢視和執行檢視
1>鏈結檢視
按可執行檔案進行分段，但考慮到執行檢視參考的屬性不同，故後面會對segment進行section轉化，其中還會涉及到段對齊等問題
2>執行檢視
a.可讀可執行段：
b.可讀可寫段：
c.可讀段：
3）窺探linux的程序記憶體對映
1>可執行檔案到vma的對映：
在建立程序時，即建立了可執行檔案的段到vma的對映，但沒有真正對映到實體地址
在linux程序記憶體訪問時，當沒有實體地址頁時就會產生頁錯誤，此時呼叫作業系統進行實體地址到vma的對映
2.動態鏈結
a.記憶體空間的限制，鏈結進所有需要的靜態檔案，會使執行檔案過大；
b.會存在鏈結進去很多重複檔案，浪費記憶體空間;
c.對於程式的部署，每次需要整個重新更新整個執行檔案。
2>動態鏈結;
a.增強了程式的可擴充套件性；
b.增強了程式的可執行性。
1>執行檢視中分開儲存**和資料，提高**的使用率；
2>位址重對映時會有問題，多個執行緒可能對應同意**段，不能進行位址重對映；
3>基於以上原因，產生了位址無關碼，每個執行緒都有自己對應的資料區，故可以那些需要重對映的位址和資料儲存在一起，這樣就產生了位址無關**
3.記憶體布局
1）程式的記憶體分配
1>對於linux而言，記憶體布局
kernel space
stack
dynamic libraries
heap
data
code
reserved
2）棧1>定義：乙個動態的記憶體區域，函式執行完了之後釋放，遵循規則：fifo
3>函式返回值：實現介面之間的通訊。
3）堆1>定義：棧會釋放，靜態區域只能在編譯時建立，結合兩者的優勢，產生了可以動態生成和釋放的堆
2>linux程序堆管理：
a.brk()系統呼叫
b.mmep()系統呼叫
3>堆演算法
a.鍊錶：鏈結鏈結所有的記憶體，然後按需查詢分配
b.點陣圖：記憶體大小全部固定，按需分配
c.記憶體池：結合兩者優勢
編譯安裝原理理解
configure從程式檔案角度出發是乙個可執行指令碼，執行此指令碼是為了生成makefile檔案，這個檔案是乙個相當於定的規矩的檔案，也就是顯式規則說明，在此可通過在configure後新增引數拉對安裝進行控制，比如說將配置檔案放在某個目錄下，將日誌檔案放在某個目錄下等，這個指令碼檔案的執行也是對...
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