第一章：计算机的软硬件基本结构—Q&A

1.1 从hello World说起

问题

• 程序为什么要被编译了以后才可以运行？

  A:

  编程语言是程序员的语言，但是不是计算机能够理解的语言，计算机能够理解的语言只有机器码，也就是二进制的0和1。所以程序需要被编译才能运行。

• 编译器在把C语言程序转换为可以执行的机器码的过程中做了什么，怎么做的？

  A:

  编译分为四个步骤，分别是预处理，编译，汇编，链接。预处理首先对以#开头的预编译命令处理。删除所有注释。编译会经过一系列的词法分析，语法分析，语义分析，优化后产生相应的汇编代码文件。汇编负责将汇编文件转换为机器可以执行的指令。链接负责将我们程序里引用的库函数和我们写的程序进行链接。

• 最后编译出来的可执行文件里面是是什么？除了机器码还有什么？他们怎么存放的，怎么组织？

  A:

  这个问题不太会，等学完后来填坑。

• #include<stdio.h>是什么意思？将stdio.h包含进来意味着什么？C语言库又是什么？它怎么实现的？

  A:

  #include<stdio.h>是将stdio.h这个库函数给引入进来。include的效果为，在编译时把被包含的文件中的内容，放到被编译的c文件对应位置。后面的问题不太会，等学完后来填坑。

• 不同的编译器（Microsoft VC,GCC)和不同的硬件平台（X86，SPARC，MIPS，ARM），以及不同的操作系统（Windos，linux，UNIX），最终编译出来的结果一样吗？为什么？

  A:

  结果不一样，因为不同的文件的结构是不一样的，windos的PE文件的结构和linux下的ELF文件还是有较大差别的，而且对与不同的硬件平台使用的汇编架构也是不一样的，不同的编译器对与程序的优化也是不一样的。

• Hello World程序是怎么运行起来的？操作系统是怎么装载的？它从哪开始执行，到哪结束？main函数之前发什么了什么？main函数结束后发生了什么？

  A:

  将 hello 目标文件中的代码和数据从磁盘复制到主存。数据包括最终会被输出的字符串“Hello World\n”，一旦目标文件中的代码和数据被加载到主存，处理器就开始执行 hello 程序的 main 程序中的机器语言指令。这些指令将“Hello World\n” 字符串中的字节从主存复制到寄存器文件，再从寄存器文件中复制到显示设备，最终显示在屏幕上。后面的问题不太会，等学完后来填坑。

• 如果没有操作系统，Hello World可以运行吗？如果要在一台没有操作系统的机器上运行Hello World需要什么？应该怎么实现？

  A：

  可以运行，但是需要修改代码，因为操作系统提供了对底层硬件的处理的接口，让我们可以不考虑不同硬件的区别来写程序，但是如果没有了操作系统，那么我们就需要根据底层的硬件来编写程序。

• printf函数是怎么实现的？它为什么可以有不定数量的参数？为什么他能够在终端上输出字符串。

  A:这个问题不太会，后面来解决。

• Hello World程序在运行时，它在内存中是什么样子？

  A:这个问题不太会，后面来解决。