CMU 15213笔记 第七章

Linking (csapp-7)

• 编译驱动程序包括
  
  • 预处理器（cpp）
    
    • 将程序从ASCII源文件翻译成 .i 文件
  • 编译器(ccl)
    
    • 翻译成 .s ASCII汇编语言文件
  • 汇编器（as）
    
    • 翻译成 .o 可重定位目标文件
  • 链接器（ld）
    
    • 翻译成可执行文件
• 链接器主要任务
  
  • 符号解析
    
    • 将函数，全局变量，静态变量（static）的定义和引用（使用）关联起来
  • 重定位
    
    • 汇编器生成从地址0开始的代码和数据（产生相对地址），链接器将这些定义和内存位置关联起来（产生绝对地址）
      
      • 这里的绝对地址是对于这个程序内部而言的绝对位置，并不是整个PC内的绝对位置
• 可重定位目标文件格式（ELF）
  
• 局部变量是在运行时保存在栈中，链接器不知道其存在
  
  • 所以ELF文件的符号表中没有局部变量的条目
    
    • 而编译器的符号表中是有的

• 全局符号分为强符号和弱符号

  • 强符号为函数或者已经初始化的全局变量
  • 弱符号是未初始化的全局变量
  • 遇到同名符号，有强符号就将引用解析为强符号，否则随机选取一个弱符号解析
    
    • 这样可能会引发错误
    • 尽量避免使用全局变量
    • 最好使用extern命令
      

• 对于第一个，假如随机选取p1文件中的符号作为x引用的值得话，如果向p2中的x写入值，实际上是向p1中的x的地址写入值，而p2中的x类型比p1中的大两倍，所以写入操作会改变y的值

  • 对于第二个，因为p1中的x为强符号所以结果和第一个一样
    
• 静态库
  
  • 将常用文件（如标准I/O，数学函数等）存为.a后缀的存档文件，当链接时，会且仅会将库中被调用的函数连接到程序中
  • 链接器从左到右扫描命令行出现的可重定位目标文件和存档文件
    
    • 在扫描中，链接器维护了一个引用了但是没有解析的符号集合U
      
      • 当输入文件尾.o文件时，添加函数或变量到U中
      • 当输入文件为.a文件时，匹配U中符号和存档文件中定义的符号，并将没有匹配的丢弃掉
      • 如果完成扫描后U非空，则报错
        
        • 如果一个库出现在目标文件前，链接就会失败
        • 所以一般将库放在最后
        • 如果库a和b会互相调用则其中一个库要输入两遍
          
• 重定位
  
  • 两种基本类型
    
    • 重定位PC相对引用
    • 重定位绝对引用
      
• 重定位前

-重定位后

• 加载
  
  • 加载器将可执行文件代码和数据复制到内存中，并将PC跳转到程序的第一条指令
    
• 共享库和动态链接
  
  • 动态库中的代码和数据不会再链接时复制到可执行文件中，而是复制一些重定位和符号表信息，是的运行时能够解析共享库
  • 
    
    • 动态库应用
      
• 位置无关代码
  
  • 动态库每次调用在内存中出现的地址是不同的
    
    • 如果固定一个地址的话会造成许多不连贯的内存，造成巨大的内存浪费
  • 所以使用PIC和PLT解决
    
    • PIC在目标代码的数据段，包含被调用全局变量或函数的绝对内存地址
      
      • 在数据段是因为目标代码的代码段一般不可修改
      • 原理是数据段和代码段的相对位置是固定的
    • PLT是在调用全局函数时与PIC共同协作的

对PIC和PLT更具体的解释：https://blog.csdn.net/wuhui_gdnt/article/details/51094732