#include <stdio.h>

int main(void) 
{ 	
	printf("hello world\n"); 	
	return 0; 
}

								        	   Hello程式

??hello程式作為C語言最經典的程式，雖然在實作上非常簡單，無非就是在顯示幕上列印 " hello world " 幾個字符，但是卻需要計算機上幾乎所有硬體設備以及作業系統、系統軟體協同作業才能運行起來，

??近幾年來，在軟體工程師（特別是C語言工程師）的面試程序中，對于 “ hello程式是如何運行起來的 ” 之類 的面試題不斷出現，由此，在這篇博文上將”對hello程式從誕生到死亡的各個階段發生了什么，以及計算機是如何運行該程式進行詳解，

??博文共分為五個部分，講述了hello程式的一生，分別為：孕育、出生、實作 “ 碼 ”生價值、休眠、死亡，

一、孕育

1、程式員行為

??從我們開始構思hello程式的功能開始，hello程式小生命的光輝一生便已開啟，直到確定hello程式的功能是在顯示幕上顯示 " hello world "這句話時，就像一顆受精卵 ( Idea ) 在溫床上著陸，

??此時我們打開一個編輯器（類似Linux作業系統上的vim編輯器），將手放在鍵盤上，開始敲擊鍵盤，按下腦子里所想的字符，直到代碼完成，生成hello.c檔案，此刻hello程式小生命的模樣被勾勒完成，等待出生，

2、計算機行為

??在這些程序中值得思考的是，我們寫的hello.c代碼檔案（一般稱為源檔案）究竟是什么東西？計算機在這個程序中又做了哪些事情？

??首先，我們寫的hello.c代碼檔案（一般稱為源檔案）究竟是什么東西？其實，我們寫的源檔案是一系列由0和1組成的位序列，8個位為一組，被稱之為位元組，而每個位元組就是源檔案上的每個字符，這些字符是由ASCII碼表示的字符，因此，源檔案被稱之為文本檔案，與之相對應的是二進制檔案，文本檔案與二進制檔案的區別在于文本檔案只能存放char型字符變數，而二進制檔案能夠存放char/int/float/double等等的資料，

??其次，計算機在這個程序中又做了哪些事情呢？為使大家能夠更加清晰的理解計算機的運作程序，博主繪制了如下的計算機硬體系統圖，并依據此圖進行講解，

??計算機硬體系統主要由中央處理單元（CPU）、主存盤器（主存）、總線、輸入輸出設備（I/O設備）組成，各個部分的功能如下：
??1、中央處理單元（CPU）
???簡稱處理器，它主要用作解釋或執行主存中存盤的指令，而處理器主要分為四個部分，分別是程式計數器（PC）、暫存器、算術/邏輯單元（ALU）、CPU對外總線介面，從系統上電開始，程式計數器便會指向主存中的某一條程式指令，處理器會不斷地去處理執行PC指向的程式指令，當程式計數器指向某一條指令時，處理器會讀取該指令，執行該指令表達的動作，然后更新PC，繼續執行新的指令，暫存器是一個小的存盤設備，是由一些一個字長的暫存器組成，ALU能夠計算新的程式指令地址以及資料，CPU對外總線介面是CPU與外界通信的虛擬介質，對于 " 介面 " 這個概念，我們可以理解為插頭與插座，CPU對外總線介面好比插座，外界的資料流好比插頭，插頭與插座相匹配才能資訊往來，
??2、主存盤器（主存）
???主存是一個臨時存盤設備，它的作用是存盤程式指令以及程式處理的資料，它是一個掉電丟失的設備，當我們使用word等文本編輯器時，在沒有保存檔案時，檔案里的資料都會存盤在記憶體中，一旦計算機被斷電，檔案里的資料將會直接丟失！
??3、總線
???一種電子線管道，用于在計算機各個部分之間傳遞位元組資訊
??4、輸入輸出設備（I/O設備）
???能夠與計算機系統建立連接的設備，是控制信號輸入或資訊輸出的媒介，常見的輸入輸出設備包括滑鼠、鍵盤、顯示幕等等，當然，只有輸入輸出設備是不足以和計算機成功建立連接，每個輸入輸出設備都需要有一個控制器或配接器與計算機連接（準確的說是與I/O總線進行連接），

??在講解好計算機硬體系統后，我們在計算機硬體系統的基礎上看看我們敲下的字符都去哪了，

??在上面這張圖上我們可以看到1和2兩條線路，這兩條線路就是我們敲下的字符以及最后的源檔案的成長路線，首先來看1號線路，在我們敲下某一個字符時，字符隨著鍵盤到達USB控制器，后面便隨著I/O總線一路奔向CPU，中途經過的I/O橋是外界資料流與CPU的月老，能夠將兩者牽上紅繩，友好交流，隨后，字符到達CPU對外總線介面，并流向暫存器，最終通過系統總線、記憶體總線到達主存，并隨著一個個字符的輸入，字符會在主存內按次序堆積，直到我們按下 " 保存檔案 " 鍵，剛剛存放的所有字符便隨著既定好的2號線涌向磁盤，存盤在磁盤的某一塊區域，

??至此，hello程式小生命的 " 碼 " 生便來到了轉折點，即將開啟 " 碼 " 生第二階段：出生，

二、出生

??在 " 十月懷胎 " 后，hello程式小生命將會出生，會面臨四大階段：預處理、編譯、匯編、鏈接，這四個階段的目的是為了將高級語言轉換為為機器碼，讓計算機能夠知道hello程式小生命的使命，

??1、預處理

????前處理器會根據 " # " 這個命令去修改源檔案，hello程式第一行代碼 " #include <stdio.h> " 告訴前處理器需要在當前位置包含 " stdio.h " 這個頭檔案的內容，因此，前處理器便查找該頭檔案，并將該頭檔案的內容完整的替換" #include <stdio.h> " 這句話，修改完成的源檔案名變為 " hello.i "，

??2、編譯

????編譯器將修改過的源檔案進行一次編譯，生成 " hello.s " 檔案，該檔案是一個匯編程式檔案，

??3、匯編

????匯編器將匯編程式檔案再一次轉換，轉換為計算機能夠看懂的機器碼，機器碼檔案是由0或1組成的檔案，也被稱為可重定向目標檔案，該檔案（hello.o）實質上是一個二進制檔案，如果我們用文本檔案去查看該檔案，則看到的將是一堆亂碼，

??4、鏈接

????由于hello程式內使用了printf庫函式，而printf庫函式存放于單獨編譯好了的 " printf.o " 檔案內，我們需要將 " printf.o " 檔案與 " hello.o " 檔案進行合并，整個代碼需要正常運行還需要啟動代碼檔案還能正常啟動運行，因此，聯結器將 " printf.o " 、" hello.o " 、啟動代碼檔案進行鏈接，生成 " hello " 可執行目標檔案，保存在硬碟里，該檔案可以被直接加載運行，

??經過出生的四大階段，我們的hello程式小生命已經誕生，接下來它將會經歷成長，并實作它的 “碼 ” 生價值，

三、實作 “ 碼 ” 生價值

??hello程式小生命的一生極其短暫，它的使命在它把 " hello world " 這句話顯示在顯示幕上時便完成，下面我們來探索一下它的短暫 " 碼 " 生，

??1、啟動 " 碼 " 生

????由于在windows的集成環境下啟動hello程式使得hello程式小生命得一生被安排得明明白白，以至于我們無法一步步看清它的成長， 因此這里以Linux作業系統為例進行講解，shell是Linux作業系統下的命令解釋器，當shell的滑鼠游標在閃爍時，提示我們輸入命令，我們輸入 " ./hello " 后，shell便會把從鍵盤輸入的 " ./hello " 讀入暫存器，存盤在主存中，具體程序如下圖1號線路，

??2、能量儲備

????當我們輸入 " ./hello " 后按下回車鍵，則shell便會執行命令，shell將使用一些指令將硬碟中存放的hello可執行檔案程式指令以及資料復制到主存，為最終使命做準備，具體程序如下圖2號線路，

??3、釋放能量

????當主存中加載了hello程式指令以及資料時，處理器便會開始執行程式指令，最終，處理器將主存中存放的 " hello world\n " 字符復制到暫存器， 在經I/O總線流向顯示幕，在顯示幕中顯示 " hello world " ，具體程序如下圖3號線路，

四、休眠

??當程式執行完后，hello程式積攢的能量被釋放完，將進入休眠狀態，它沉睡于硬碟的某個區域，等待喚醒（在shell中輸入 " ./hello "），當再次被喚醒時，它會再次儲備能量并釋放能量，

五、死亡

??當我們將硬碟中的hello程式相關檔案全部洗掉時，hello程式小生命的一生在此終結，