macOS上的汇编入门（十三）——从编译到执行

作为这一系列文章中的最后一篇，这篇文章我打算讨论的是从编译到执行的全过程。因为许多地方都是要有了汇编的基础知识以后才方便讨论，所以我把它放到了最后一篇。

编译

编译并不是对汇编代码来说的，而是对更高级的语言，如C、C++来说的。如果一个语言最终的编译结果是可执行文件，那么它一定会先被编译为汇编语言，然后再被汇编、链接为可执行文件。对于C和C++来说，大部分的编译器都支持输出汇编结果。比如说对于test.c, 我们想查看其编译后的汇编代码，只需要在命令行中键入

clang test.c -S -o test.s

然后就会生成一个包含其汇编代码的test.s文件。

研究编译器生成的汇编代码很有意义。因为现代的编译器，其都针对不同的平台、架构有许多优化，这对于我们写汇编代码是很有意义的。比如说，对

return 0;

的编译结果，是

xorl	%eax, %eax
retq

事实上，通过异或自身来清零这一操作，在任何架构上都是最高效的。

汇编

所谓汇编，就是输入我们的汇编代码，输出目标文件。什么是目标文件呢？假设我们有一个汇编文件test.s, 然后我们利用

as test.s -o test.o

生成一个test.o文件。然后，我们在终端下利用file指令查看其文件类型：

$ file test.o
test.o: Mach-O 64-bit object x86_64

可以看到， 这个文件是object, 也就是目标文件。

那么，目标文件是做什么用的呢？要了解这个，首先我们需要知道「汇编」这一步骤究竟做了什么。

我们知道，汇编语言可以看作机器码的human-readable版本。因此，从最直观来看，汇编只需要把汇编代码翻译为机器码就ok了，也就是汇编代码直接变成可执行文件。这个粗略来看是对的，对于大多数代码来说，确实直接翻译为机器码就好了。但是，如果真的是这样，随着人们写的代码越来越多，汇编器的有一项工作的负担就越来越重——翻译符号。我们之前在汇编语言中大量运用了标签，一个标签就对应一个地址。此外，我们也可以引用别的文件、动态链接库的标签。因此，对于一个标签，其可能的情况有好多好多种。所以，人们就把这部分功能从汇编器中解放出来，同时，汇编器就变成了对于一个汇编文件，输出其目标文件。目标文件几乎包含的就是可执行文件中的机器码，但是标签部分却是空缺的。其会把所有遇到的符号放到一个符号表中，以便查阅。

举个例子，我们现在有两个汇编程序test.s和tmp.s, 其代码分别如下：

tmp.s:

# tmp.s
    .data
    .globl  tmp_var
tmp_var:    .quad   0x1145