Из этого доклада вы узнаете, как разбирать различные ошибки сборки C++, как их исправлять и что для этого нужно знать. Речь пойдет о стадиях сборки программы на C++ и о том, как устроены объектные файлы (на примере формата ELF), о работе компилятора и компоновщика, а также особенностях, связанных со спецификой языка. В заключительной части доклада будут разобраны принципы работы препроцессора C++ и способы его отладки.

2. C++:
препроцессор,
компилятор,
компоновщик
Сомов Александр
C++ party, Новосибирск

3. Содержание
Сборка программы
Как устроен процесс сборки
Какие файлы создаются, как они устроены, что содержат
Особенности сборки C и C++
Использующиеся программы
Препроцессор и его отладка
Детали языка (inline, static и так далее)
Стандартная библиотека
3

4. Сборка и объектные файлы
4

5. int sum(int a, int b);
int main() {
int result = sum(1, 2);
return result * 2;
}
main.c
5
int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
sum.c

6. $ gcc -o program main.c sum.c
$ ./program; echo $?
6
Собираем
6

7. $ gcc -c main.c
$ gcc -c sum.c
$ ls
main.c main.o sum.c sum.o
$ gcc -o program main.o sum.o
$ ./program; echo $?
6
Собираем
7

8. Объектные файлы
Содержимое
Машинный код
Секции дополнительных данных
– От чего зависит и какие зависимости предоставляет
– Как загружать
– Как запускать
Использование
Промежуточные объектные файлы
– Код отдельных частей программы
Исполняемый файл
8

9. Executable and Linkable
ОС
Linux
FreeBSD
Утилиты
objdump
– Binary File Descriptor library
readelf
9

10. $ gcc -c main.c
$ gcc -c sum.c
$ ls
main.c main.o sum.c sum.o
$ gcc -o program main.o sum.o
$ ./program; echo $?
6
Собираем
10

11. Процесс
Компиляция (compile)
C++ → машинный код
Один исходный файл → один объектный файл
Компоновка (link)
Объектные файлы → исполняемый файл
Сборка (build)
Всё вместе
11

12. Символы и релокации
12

13. sum.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <sum>:
0:! 55 ! push %rbp
1:! 48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4:! 89 7d fc ! mov %edi,-0x4(%rbp)
7:! 89 75 f8 ! mov %esi,-0x8(%rbp)
a:! 8b 45 f8 ! mov -0x8(%rbp),%eax
d:! 8b 55 fc ! mov -0x4(%rbp),%edx
10:! 01 d0 ! add %edx,%eax
12:! 5d ! pop %rbp
13:! c3 ! retq
objdump -d -r sum.o
13

14. main.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <main>:
0:! 55 ! push %rbp
1:! 48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4:! 48 83 ec 10 ! sub $0x10,%rsp
8:! be 02 00 00 00 ! mov $0x2,%esi
d:! bf 01 00 00 00 ! mov $0x1,%edi
12:! e8 00 00 00 00 ! callq 17 <main+0x17>
! ! ! 13: R_X86_64_PC32! sum-0x4
17:! 89 45 fc ! mov %eax,-0x4(%rbp)
1a:! 8b 45 fc ! mov -0x4(%rbp),%eax
1d:! 01 c0 ! add %eax,%eax
1f:! c9 ! leaveq
objdump -d -r main.o
14

15. Symbol table '.symtab' contains 10 entries:
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
0: 00000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND
1: 00000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS main.c
2: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 1
3: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 3
4: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 4
5: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 6
6: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 7
7: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 5
8: 00000000 33 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 main
9: 00000000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT UND sum
readelf -s main.o
15

16. Символы
Имя — произвольная строка
Значение — 64-битное число (адрес, смещение и т. д.)
Свойства
Тип
Видимость
– локальный символ
– глобальный символ
– внешний символ
16

17. Symbol table '.symtab' contains 10 entries:
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
0: 00000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND
1: 00000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS main.c
2: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 1
3: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 3
4: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 4
5: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 6
6: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 7
7: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 5
8: 00000000 33 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 main
9: 00000000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT UND sum
readelf -s main.o
17

18. Секции
18

19. main.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <main>:
0:! 55 ! push %rbp
1:! 48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4:! 48 83 ec 10 ! sub $0x10,%rsp
8:! be 02 00 00 00 ! mov $0x2,%esi
d:! bf 01 00 00 00 ! mov $0x1,%edi
12:! e8 00 00 00 00 ! callq 17 <main+0x17>
! ! ! 13: R_X86_64_PC32! sum-0x4
17:! 89 45 fc ! mov %eax,-0x4(%rbp)
1a:! 8b 45 fc ! mov -0x4(%rbp),%eax
1d:! 01 c0 ! add %eax,%eax
1f:! c9 ! leaveq
objdump -d -r main.o
19

20. Секции
Именованный блок данных в объектном файле
.text — код программы
.data — статически инициализированные данные
.symtab — таблица символов
Тип секции
Код
Статические данные
Таблицы символов
Таблицы строк
20

21. …
[ 1] .text PROGBITS PROGBITS 00000000 00000040 0 00000021
00000000 0 1 [00000006]: ALLOC, EXEC
…
[ 3] .data PROGBITS PROGBITS 00000000 00000061 0 00000000
00000000 0 1 [00000003]: WRITE, ALLOC
…
[10] .symtab SYMTAB SYMTAB 00000000 00000420 11 000000f0
00000018 8 8 [00000000]:
…
readelf -t main.o
21

22. Компоновщик
Оперирует секциями
Слить несколько секций в одну
Оставить один экземпляр
Определяет базовые адреса секций
Релоцирует код, используя символы
Формирует исполняемый файл
22

23. Исполняемый файл
23

24. 000000000040050e <sum>:
40050e:!55 ! push %rbp
40050f:!48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
400512:!89 7d fc ! mov %edi,-0x4(%rbp)
400515:!89 75 f8 ! mov %esi,-0x8(%rbp)
400518:!8b 45 f8 ! mov -0x8(%rbp),%eax
40051b:!8b 55 fc ! mov -0x4(%rbp),%edx
40051e:!01 d0 ! add %edx,%eax
400520:!5d ! pop %rbp
400521:!c3 ! retq
objdump -d -r program
24

25. 00000000004004ed <main>:
4004ed:!55 ! push %rbp
4004ee:!48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4004f1:!48 83 ec 10 ! sub $0x10,%rsp
4004f5:!be 02 00 00 00 ! mov $0x2,%esi
4004fa:!bf 01 00 00 00 ! mov $0x1,%edi
4004ff:!e8 0a 00 00 00 ! callq 40050e <sum>
400504:!89 45 fc ! mov %eax,-0x4(%rbp)
400507:!8b 45 fc ! mov -0x4(%rbp),%eax
40050a:!01 c0 ! add %eax,%eax
40050c:!c9 ! leaveq
40050d:!c3 ! retq
objdump -d -r program
25

26. ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF64
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: REL (Relocatable file)
Machine: Advanced Micro Devices X86-64
Version: 0x1
Entry point address: 0x0
Start of program headers: 0 (bytes into file)
Start of section headers: 288 (bytes into file)
Flags: 0x0
readelf -h main.o
26

27. ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF64
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: Advanced Micro Devices X86-64
Version: 0x1
Entry point address: 0x400400
Start of program headers: 64 (bytes into file)
Start of section headers: 4456 (bytes into file)
Flags: 0x0
readelf -h program
27

28. Соглашение о вызове
(calling convention)
28

29. main.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <main>:
0:! 55 ! push %rbp
1:! 48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4:! 48 83 ec 10 ! sub $0x10,%rsp
8:! be 02 00 00 00 ! mov $0x2,%esi
d:! bf 01 00 00 00 ! mov $0x1,%edi
12:! e8 00 00 00 00 ! callq 17 <main+0x17>
! ! ! 13: R_X86_64_PC32! sum-0x4
17:! 89 45 fc ! mov %eax,-0x4(%rbp)
1a:! 8b 45 fc ! mov -0x4(%rbp),%eax
1d:! 01 c0 ! add %eax,%eax
1f:! c9 ! leaveq
objdump -d -r main.o
29

30. System V AMD64 ABI
Первые 6 целочисленных аргументов и указателей
rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9
Типы с плавающей точкой
xmm0-xmm7
Остальное на стеке
Возвращаемое значение
rax
30

31. Препроцессор
31

32. int sum(int a, int b);
int main() {
int result = sum(1, 2);
return result * 2;
}
main.c
32
int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
sum.c

33. #include "sum.h"
int main() {
int result = sum(1, 2);
return result * 2;
}
main.c
33
int sum(int a, int b);
sum.h

34. # 1 "main.c"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2
# 1 "main.c"
# 1 "sum.h" 1
int sum(int a, int b);
# 2 "main.c" 2
int main() {
int result = sum(1, 2);
return result * 2;
}
gcc -E main.c
34

35. Препроцессор
Обрабатывает текст
#include — подстановка содержимого другого файла
– расширение не важно — хоть *.txt, хоть *.exe
– *.h — удобное соглашение
#ifdef/#endif — выборочное включение/исключение текста
35

36. Процесс сборки и
использующиеся программы
36

37. Сборка
Препроцессинг (preprocess)
C/C++ с директивами препроцессора → C/C++
Исходный файл + заголовочные файлы → один исходный
файл
Компиляция (compile)
C/C++ → машинный код
Один исходный файл → один объектный файл
Компоновка (link)
Объектные файлы → исполняемый файл
37

38. Программы
Препроцессор
cc1
Компилятор
cc1, as
Компоновщик
ld (collect2)
38

39. …
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/cc1 -quiet -v -imultiarch
x86_64-linux-gnu main.c -quiet -dumpbase main.c -
mtune=generic -march=x86-64 -auxbase main -version -
fstack-protector -Wformat -Wformat-security -o /tmp/
ccsJ9O2h.s
…
as -v --64 -o /tmp/ccPe5usI.o /tmp/ccsJ9O2h.s
…
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/cc1 -quiet -v -imultiarch
x86_64-linux-gnu sum.c -quiet -dumpbase sum.c -
mtune=generic -march=x86-64 -auxbase sum -version -
fstack-protector -Wformat -Wformat-security -o /tmp/
ccsJ9O2h.s
…
as -v --64 -o /tmp/ccSAbeU8.o /tmp/ccsJ9O2h.s
…
gcc -o program -v main.c
39

40. /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/collect2 --sysroot=/ --
build-id --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --
as-needed -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -z
relro -o program /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/
4.8/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-
linux-gnu/4.8/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/
gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc/
x86_64-linux-gnu/4.8 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/
4.8/../../../x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/gcc/x86_64-
linux-gnu/4.8/../../../../lib -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/
lib/../lib -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib
-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/../../.. /tmp/
ccPe5usI.o /tmp/ccSAbeU8.o -lgcc --as-needed -lgcc_s --
no-as-needed -lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-
needed /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/crtend.o /usr/
lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/../../../x86_64-linux-gnu/
crtn.o
gcc -o program -v main.c
40

41. Сборка
Препроцессинг — сс1
С/C++ с директивами препроцессора → C++
Компиляция — cc1, as
С/C++ → ассемблер → машинный код
Один исходный файл → один объектный файл
Компоновка — ld (collect2)
Объектные файлы → исполняемый файл
41

42. Детали работы
препроцессора
42

43. #include "sum.h"
int main() {
int result = sum(1, 2);
return result * 2;
}
main.c
43
#include <sum.h>
int main() {
int result = sum(1, 2);
return result * 2;
}
main.c

44. "sum.h" vs <sum.h>
Разные списки директорий, в которых препроцессор ищет файл
Если файл "sum.h" не найден, он ищется как <sum.h>
Соглашение
"sum.h" — локальный файл
– Сначала ищется в текущей директории
<sum.h> — системный файл
44

45. …
ignoring nonexistent directory "/usr/local/include/x86_64-
linux-gnu"
ignoring nonexistent directory "/usr/lib/gcc/x86_64-linux-
gnu/4.8/../../../../x86_64-linux-gnu/include"
#include "..." search starts here:
#include <...> search starts here:
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/include
/usr/local/include
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/include-fixed
/usr/include/x86_64-linux-gnu
/usr/include
End of search list.
…
gcc -o program -v main.c
45

46. Опции препроцессора
Директории
-Idir — добавить dir в начало обоих списков
-iquotedir — добавить dir в начало списка для #include
"file"
Отладка
-H — вывести дерево #include
-dM — вывести #define для всех предопределённых
переменных
-dD — оставить директивы #define в обработанном файле
-dI — оставить директивы #include в обработанном файле
-P — не генерировать номера строк
46

47. #include <stdio.h>
int main() {
puts("Hello, world!");
return 0;
}
main.c
47

48. . /usr/include/stdio.h
.. /usr/include/features.h
... /usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h
.... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/wordsize.h
... /usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs.h
.... /usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs-64.h
.. /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/include/stddef.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h
... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/wordsize.h
... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/typesizes.h
.. /usr/include/libio.h
... /usr/include/_G_config.h
.... /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/include/stddef.h
.... /usr/include/wchar.h
... /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/include/stdarg.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/stdio_lim.h
…
gcc -E -H main.c > main.i
48

49. $ wc main.i
841 2073 17138 main.i
49

50. Ошибки сборки
50

51. Ошибки сборки
Ошибки
multiple definition of `sum'
undefined reference to `sum'
too many arguments to function ‘sum’
Поиск причины
gcc -v — что компилируется и компонуется
gcc -E — результат препроцессинга, какие сигнатуры
используются
readelf -s — какие символы в объектном файле, какие
символы — внешние
objdump -d -r — где используются внешние символы
51

52. С++
52

53. int sum(int a, int b);
int main() {
int result = sum(1, 2);
return result * 2;
}
main.cpp
53
int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
sum.cpp

54. sum.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <_Z3sumii>:
0:! 55 ! push %rbp
1:! 48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4:! 89 7d fc ! mov %edi,-0x4(%rbp)
7:! 89 75 f8 ! mov %esi,-0x8(%rbp)
a:! 8b 45 f8 ! mov -0x8(%rbp),%eax
d:! 8b 55 fc ! mov -0x4(%rbp),%edx
10:! 01 d0 ! add %edx,%eax
12:! 5d ! pop %rbp
13:! c3 ! retq
objdump -d -r sum.o
54

55. $ echo _Z3sumii | c++filt
sum(int, int)
Декорирование (mangling)
55

56. sum.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <sum(int, int)>:
0:! 55 ! push %rbp
1:! 48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4:! 89 7d fc ! mov %edi,-0x4(%rbp)
7:! 89 75 f8 ! mov %esi,-0x8(%rbp)
a:! 8b 45 f8 ! mov -0x8(%rbp),%eax
d:! 8b 55 fc ! mov -0x4(%rbp),%edx
10:! 01 d0 ! add %edx,%eax
12:! 5d ! pop %rbp
13:! c3 ! retq
objdump -d -r -C sum.o
56

57. …
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/cc1plus -quiet -v -
imultiarch x86_64-linux-gnu -D_GNU_SOURCE sum.cpp -quiet
-dumpbase sum.cpp -mtune=generic -march=x86-64 -auxbase
sum -version -fstack-protector -Wformat -Wformat-security
-o /tmp/cco5ypSz.s
…
gcc -v main.cpp sum.cpp
57

58. С++
inline
58

59. inline
int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
int result = sum(1, 2);
return result * 2;
}
main.cpp
59
inline
int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
int calc() {
return sum(2, 3);
}
sum.cpp

60. Disassembly of section .text:
0000000000000000 <_Z4calcv>:
0:! 55 ! push %rbp
1:! 48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4:! be 03 00 00 00 ! mov $0x3,%esi
9:! bf 02 00 00 00 ! mov $0x2,%edi
e:! e8 00 00 00 00 ! callq 13 <_Z4calcv+0x13>
! ! ! f: R_X86_64_PC32! _Z3sumii-0x4
13:! 5d ! pop %rbp
14:! c3 ! retq
objdump -d -r sum.o
60

61. Disassembly of section .text._Z3sumii:
0000000000000000 <_Z3sumii>:
0:! 55 ! push %rbp
1:! 48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4:! 89 7d fc ! mov %edi,-0x4(%rbp)
7:! 89 75 f8 ! mov %esi,-0x8(%rbp)
a:! 8b 45 f8 ! mov -0x8(%rbp),%eax
d:! 8b 55 fc ! mov -0x4(%rbp),%edx
10:! 01 d0 ! add %edx,%eax
12:! 5d ! pop %rbp
13:! c3 ! retq
objdump -d -r sum.o
61

62. …
[ 6] .text._Z3sumii PROGBITS PROGBITS 00000000 0000005d 0
00000014 00000000 0 1 [00000206]: ALLOC, EXEC, GROUP
…
readelf -t sum.o
62

63. С и C++
static
63

64. static int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
sum.c
64

65. Symbol table '.symtab' contains 9 entries:
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
0: 00000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND
1: 00000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS sum.c
2: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 1
3: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 2
4: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 3
5: 00000000 20 FUNC LOCAL DEFAULT 1 sum
6: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 5
7: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 6
8: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 4
readelf -s sum.o
65

66. main.o: In function `main':
main.c:(.text+0x13): undefined reference to `sum'
collect2: error: ld returned 1 exit status
gcc -o program sum.o main.o
66

67. C++
extern "C"
67

68. extern "C" {
int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
}
extern.cpp
68

69. Disassembly of section .text:
0000000000000000 <sum>:
0:! 55 ! push %rbp
1:! 48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4:! 89 7d fc ! mov %edi,-0x4(%rbp)
7:! 89 75 f8 ! mov %esi,-0x8(%rbp)
a:! 8b 45 f8 ! mov -0x8(%rbp),%eax
d:! 8b 55 fc ! mov -0x4(%rbp),%edx
10:! 01 d0 ! add %edx,%eax
12:! 5d ! pop %rbp
13:! c3 ! retq
objdump -d -r extern.o
69

70. Стандартная библиотека
70

71. int sum(int a, int b);
int main() {
int result = sum(1, 2);
return result * 2;
}
main.c
71
int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
sum.c

72. 00000000004004ed <main>:
4004ed:!55 ! push %rbp
4004ee:!48 89 e5 ! mov %rsp,%rbp
4004f1:!48 83 ec 10 ! sub $0x10,%rsp
4004f5:!be 02 00 00 00 ! mov $0x2,%esi
4004fa:!bf 01 00 00 00 ! mov $0x1,%edi
4004ff:!e8 0a 00 00 00 ! callq 40050e <sum>
400504:!89 45 fc ! mov %eax,-0x4(%rbp)
400507:!8b 45 fc ! mov -0x4(%rbp),%eax
40050a:!01 c0 ! add %eax,%eax
40050c:!c9 ! leaveq
40050d:!c3 ! retq
objdump -d -r program
72

73. ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF64
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: Advanced Micro Devices X86-64
Version: 0x1
Entry point address: 0x400400
Start of program headers: 64 (bytes into file)
Start of section headers: 4456 (bytes into file)
Flags: 0x0
readelf -h program
73

74. Disassembly of section .text:
0000000000400400 <_start>:
400400: 31 ed xor %ebp,%ebp
400402: 49 89 d1 mov %rdx,%r9
…
40041d: 48 c7 c7 ed 04 40 00 mov $0x4004ed,%rdi
400424: e8 b7 ff ff ff callq 4003e0
<__libc_start_main@plt>
400429: f4 hlt
objdump -d -r program
74

75. __libc_start_main(…) {
argc = …
argv = …
some_libc_init();
exit(main(argc, argv));
}
__libc_start_main
75

76. /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/collect2 --sysroot=/ --
build-id --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --
as-needed -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -z
relro -o program /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/
4.8/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-
linux-gnu/4.8/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/
gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc/
x86_64-linux-gnu/4.8 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/
4.8/../../../x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/gcc/x86_64-
linux-gnu/4.8/../../../../lib -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/
lib/../lib -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib
-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/../../.. /tmp/
ccPe5usI.o /tmp/ccSAbeU8.o -lgcc --as-needed -lgcc_s --
no-as-needed -lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-
needed /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/crtend.o /usr/
lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/../../../x86_64-linux-gnu/
crtn.o
gcc -o program -v main.c
76

77. Compiler Driver
77

78. …
*cc1_options:
%{pg:%{fomit-frame-pointer:%e-pg and -fomit-frame-pointer
are incompatible}} %{!iplugindir*:%{fplugin*:%:find-
plugindir()}} %1 %{!Q:-quiet} %{!dumpbase:-dumpbase %B} %
{d*} %{m*} %{aux-info*} %{fcompare-debug-second:
%:compare-debug-auxbase-opt(%b)} %{!fcompare-debug-
second:%{c|S: %{o*:-auxbase-strip %*}%{!o*:-auxbase
%b}}}%{!c:%{!S:-auxbase %b}}…
…
*startfile:
%{!mandroid|tno-android-ld:%{!shared: %{pg|p|profile:gcrt1.o
%s;pie:Scrt1.o%s;:crt1.o%s}} crti.o%s %
{static:crtbeginT.o%s;shared|pie:crtbeginS.o
%s;:crtbegin.o%s};:%{shared: crtbegin_so%O%s;: %{static:
crtbegin_static%O%s;: crtbegin_dynamic%O%s}}}
…
gcc -dumpspecs
78

79. …
OUTPUT_ARCH(i386:x86-64)
ENTRY(_start)
SEARCH_DIR("/usr/x86_64-linux-gnu/lib64"); SEARCH_DIR("=/
usr/local/lib/x86_64-linux-gnu"); SEARCH_DIR("=/usr/
local/lib64"); SEARCH_DIR("=/lib/x86_64-linux-gnu");
SEARCH_DIR("=/lib64"); SEARCH_DIR("=/usr/lib/x86_64-
linux-gnu"); SEARCH_DIR("=/usr/lib64"); SEARCH_DIR("=/
usr/local/lib"); SEARCH_DIR("=/lib"); SEARCH_DIR("=/usr/
lib");
SECTIONS
{
/* Read-only sections, merged into text segment: */
PROVIDE (__executable_start = SEGMENT_START("text-
segment", 0x400000)); . = SEGMENT_START("text-segment",
0x400000) + SIZEOF_HEADERS;
…
ld -verbose
79

80. …
.text :
{
*(.text.unlikely .text.*_unlikely .text.unlikely.*)
*(.text.exit .text.exit.*)
*(.text.startup .text.startup.*)
*(.text.hot .text.hot.*)
*(.text .stub .text.* .gnu.linkonce.t.*)
/* .gnu.warning sections are handled specially by
elf32.em. */
*(.gnu.warning)
}
…
ld -verbose
80

81. Сборка
Препроцессинг — сс1, cc1plus
C++ с директивами препроцессора → C++
Компиляция — cc1, cc1plus, as
C++ → ассемблер → машинный код
Один исходный файл → один объектный файл
Компоновка — ld (collect2)
Объектные файлы → исполняемый файл
Сборка — gcc
Всё вместе
81

82. $ gcc -o program main.cpp sum.cpp
$ ls
main.cpp program sum.cpp
Всё вместе
82

83. За кадром
83

84. За кадром
Другие компиляторы
LLVM + Clang (clang)
Microsoft Visual C++ (cl)
Другие ОС
Windows
– Portable Executable (PE)
– Common Object File Format (COFF)
Mac OS X
– Mach Object (Mach-O)
84

85. За кадром
Link-Time Optimization
GCC
– GIMPLE в отдельной секции
– linker plugin
LLVM + Clang
– LLVM byte-code (AST)
– linker plugin
85

86. Александр Сомов
somov@yandex-team.ru

87. Спасибо за внимание!