架构编译器的感悟

这所谓的编译器就是将c语言代码编译为机器代码的，先将C编译为汇编代码，再由汇编器将汇编代码编译为机器代码，CPU执行的是机器代码

忽然发觉好像不少书都这么说，不少人也这么说，因而很天然的记住了，可是，我忽然想起了，这但是隐藏着一些道理。

1，C编译为汇编，对于这个过程，应该是平台无关的，具体是怎么实现的？这个是由C编译器开发商来处理，总之，若是我用IAR ARM的话，那么一样的main函数，编译出来应该是获得 ARM 格式的汇编代码，也就是说，使用的是 ARM 指令集，一样道理，若是是 GCC，也产生相似的，不过由于他们的内部实现并不同，因此出来的结果可能有差别，不过最后的结果是一致的，也就是获得对应平台的汇编代码。

2，汇编器将汇编代码翻译为机器代码，其实这个过程比较简单的，有点像查表，通常厂家都会免费提供这么一个编译器，不然MCU就不用卖了，通常C编译都会本身实现一个。这让我想起了，什么是架构 Architecture，一个CPU怎么寻址，指令集是什么，堆栈指针是怎么变化的，PC程序指针是怎么变化的，怎么取指令，这些东西都是每一个CPU区别于其余CPU所特有的东西，也就是一个CPU设计的时候所面临的内容。这就是架构，还记得学校学MCS-51的时候说得最多的是什么么？对，寻址和指令集，这个就是架构，老师想你学51这种架构，而不单纯是学怎么用这个芯片。

3，再说回上层的，ARM是一个核心，是一个架构，他制定了指令集，他指定了SP指针的访问方式，他指定了怎么寻址，因此说“ARM架构”

而后不少厂家根据ARM架构生产的芯片，由于你就一个核心没用啊？他就会执行指令，其余什么都不懂，咱们须要外设，须要不少外围器件，例如I2C，USB什么的，和ARM这个核心一同构成一个完整意义上的芯片，咱们叫 SOC （system on chip）单片系统，由于这个系统已经具有了基本跑起来的条件了，再在外围加上适当的复位和晶振电路，那基本就没有什么问题了。

从这我又想到了，那既然是同一个核心出来的，每一个厂家生产芯片有什么不一样呢？其实说白了就是外围器件的不一样，例如ARM9芯片，三星的S3C2440，核心是 920T集成了LCD控制器，NAND FLASH 控制器，然而 Atmel的 AT91RM9200，核心一样是 ARM架构的 920T，可是他没有LCD控制器，却集成了网络方面的功能，这样看来，在一个架构上面不一样厂家添加不一样的功能器件，而获得了各类各样的芯片，也就是SOC了。

继续联想，不一样的SOC之间其实还真的没有什么本质性的差异，第1，2点也说明了，C是万国语言，他到底也是通用的，因此同一段MAIN函数，若是你什么都不写，那么编译出来，在每个soc都跑得通。而为何基于这个芯片开发的程序就不能用到拿个芯片呢？其实一个重要的问题就是地址的访问，寻址的问题。ARM 32位总线固定了 4GB的寻址空间，可是ARM并无硬性的规定哪一个地址应该作什么，哪一个地址不能作什么，具体怎么作，是SOC厂商说了算，因此产生的差别就是，可能这个soc里面的uart模块地址为 0x50000000 ，而另一个厂商的soc的uart模块地址为 0x40000000 ，C语言的器件编程，说白了不就是对某个地址放某些数据，例如我要设置UART，很简单，将正确的数据送到正确的地址，也就是UART模块所在的地址，那么一切都完工了。

这里体现了很重要的一点，就是所谓的编程就是在什么地址放什么数据或者要什么数据。从这个抽象层面来看，编译器能够很轻松的编译同一个核心的不一样SOC，由于不一样核心，那牵涉到架构的问题，要修改编译器内部的实现代码，可是同一个架构同一个核心的，对不一样芯片的访问的区别，就在于不一样的地址！！

若是对S3C2440的编程，核心是 ARM 920T ，咱们应该重点学习什么？

应该学习通用的，若是理解上面的内容，就知道什么是通用的了。那就是架构，搞懂了ARM 920T的架构，那么你使用的几个芯片又有什么差异呢？最多就是对着那个新的功能模块研究一下怎么设置。

4，再谈谈编译器

其实编译器实现的目的都是一个，机器代码，只是实现的办法和过程并不相同而已。那么对于众多的编译器，咱们应该选择哪一个？其实选择哪一个都没有所谓，他们都一样的强大，ARMCC, GCC, IAR KEIL-MDK都一样强大，只要你学会了用，总能知足你的须要。可是，是否是每一个编译器就各自为政呢？那倒不必定，因此呢，学习，是须要抓住核心

什么是核心？有几点

1）main函数执行以前究竟作了些什么

可能在学校不少老师都教，C语言的入口在main函数，全部的代码从这里开始！可是真的吗？其实并非的，main函数执行以前须要必要的环境，这个环境由谁来提供？其实，在你的C语言程序链接的时候，一个初始化的模块（通常是叫 crt0.o ，也就是 c running time的缩写）已经悄悄的被链接进去了。这是每一个编译器都会作的，关键是，这个crt0 的模块是编译器默认提供的仍是你本身去实现。若是是编译器自带的，那么你应该怎么去作部分修改以达到本身的目的，若是是本身写，那又应该怎么去写？这就是学习的重点了。

初始化模块主要的工做：设置栈，设置堆（heap，主要是为C库的malloc服务），.data的搬移（若是须要的话），.bss段的初始化，跳转到 main函数。这个就是共性，不管什么编译器，都是在作这几步而已，不一样的只是用各个编译器各自的语法去实现，可是本质也是不变的，固然，你也能够本身去实现，在链接的时候链接进来就OK了。

2）怎么处理链接（link）

编译的过程基本不须要去关心，编译器都作得好好的，你也没有干预的余地，最多就是传递一些不一样的编译参数，这个稍微看看自带的文档，或者干脆用到的时候再翻，也问题不大。真正的大问题出在链接。

编译的过程获得的obj文件，是彻底和地址无关的，例如，每一个源文件对应的obj文件，地址都是从0开始的，它真正链接的时候才由链接器linker分配真正运行时候的地址，因此，你要想处理每一个具体的代码段运行的时候应该在什么地方，就要注意学习link了。

其中指导linker工做的就是对应的脚本 linker scrpit，链接脚本，一样，这是一个共性，每一个编译器都确定有，只是实现办法的不一样，脚本具体的编写的语法不一样，因此这个是应该重点研究的，让你的代码听听话话，就花多点功夫去研究这个吧。

因此，每遇到一个编译器，先了解他怎么初始化，而后研究它怎么链接，了解了以后基本上你就会用这个编译器了，剩下的就不用说了，上课老师也说得够多了，怎么从main函数开始写，云云。