Background : Binary

프로그램📒

프로그램 Program : 연산 장치가 수행해야 하는 동작을 정의한 일종의 문서

프로그램을 연산 장치에 전달 → CPU는 적혀있는 명령을 처리해 의도한 동작을 수행

바이너리 Binary == 프로그램 Program

 

컴파일러와 인터프리터

 

Programming Language 프로그램을 개발하기 위해서 사용하는 언어 ( 고급언어 / 저급언어)

Source Code	CPU가 수행해야 할 명령들을 프로그래밍 언어로 작성한 것
Compile	소스코드를 컴퓨터가 이해할 수 있도록 기계어의 형식으로 번역하는 것, 정확한 의미로는 어떤 언어로 작성된 소스 코드(Source Code)를 다른 언어의 목적 코드(Object Code)로 번역하는 것
Compiler	컴파일을 해주는 소프트웨어 ex) GCC, Clang, MSVC
Interpreting	사용자의 입력, 또는 사용자가 작성한 스크립트를 그때 그때 번역하여 CPU에 전달하는 과정
Interpreter	인터프리팅을 처리해주는 프로그램

 

컴파일 과정

 

Preprocess(전처리) → Compile(컴파일) → Assemble(어셈블) → Link(링크) ⇒ c언어 컴파일 과정

 

1. Preprocess (전처리)

• 컴파일러가 소스 코드를 어셈블리어로 컴파일하기 전에, 필요한 형식으로 가공하는 과정
  1. 주석 제거
  2. 매크로 치환
     • #define으로 정의된 매크로들은 값으로 치환됨.
  3. 파일 병합

  $ gcc -E add.c > add.i
  
  -E 옵션을 사용하면 소스 코드의 전처리 결과를 확인할 수 있음
  

2. Compile (컴파일)

• C로 작성된 소스 코드를 어셈블리어로 번역하는 것
• 번역하는 과정에서 소스코드의 문법을 검사함 → 오류 발생시 에러 출력
• 최적화 기술을 적용하여 효율적인 어셈블리어 코드를 생성할 수도 있음
• 예를 들어, 최적화하여 컴파일하면, 컴파일러는 반복문을 어셈블리어로 옮기는 것이 아니라, 반복문의 결과로 x가 가질 값을 직접 계산하여, 이를 대입하는 코드를 생성함

$ gcc -S add.i -o add.S
$ cat add.S

-S 옵션을 이용하면 소스 코드를 어셈블리 코드로 컴파일할 수 있다.

 

3. Assemble (어셈블)

• 컴파일로 생성된 어셈블리어 코드를 ELF 형식의 Object 파일로 변환하는 과정
• ELF는 리눅스의 실행파일 형식
• 윈도우에서 어셈블한다면 Object 파일은 PE 형식을 갖게 됨
• Object 파일로 변환되고 나면 어셈블리 코드가 기계어로 변역되므로 더이상 사람이 번역하기 어려워짐

$ gcc -c add.S -o add.o

-c 옵션을 통해서 Object 파일로 어셈블 할 수 있음

 

4. Link (링크)

• 여러 Object 파일을 연결하여 실행 가능한 바이너리(프로그램)으로 만드는 과정

$ gcc add.o -o add -Xlinker --unresolved-symbols=ignore-in-object-files

main함수의 정의가 없으므로 에러가 발생할 수 있음.
이를 방지하기 위해 --unresolved-symbols를 컴파일 옵션에 추가

 

Disassemble (디스어셈블)

• 바이너리 코드를 어셈블리어로 번역하는 과정
• Binary Code → Assembly Code → Source Code

 

Decompile (디컴파일)

• 고급 언어로 바이너리를 번역하는 과정
• 어셈블리어와 기계어는 거의 일대일로 대응되어서 오차가 없음
• 고급 언어와 어셈블리어 사이에는 이런 대응 관계가 없음
• 코드를 작성할 때 사용했던 변수나 함수의 이름 등은 컴파일 과정에서 전부 사라지고, 코드의 일부분은 최적화와 같은 이유로 컴파일러에 의해 완전히 변형되기도 함.