2018-12-09 CSAPP 第七章 链接

链接是将各种代码和数据片段收集并组合成为一个单一文件的过程，这个文件可被加载到内存并执行。链接可以执行于编译时，也就是在源代码被翻译成机器代码时；也可以执行于加载时，也就是在程序被加载器加载到内存并执行时；甚至执行于运行时，也就是由应用程序来执行。

7.1编译驱动程序

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）

7.2静态链接

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

7.3 目标文件

目标文件有三种形式：

7.4可重定位目标文件格式（ELF）

7.5 符号和符号表

有三种不同的符号：

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

7.6.2 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

7.7 重定位

重定位由两步组成：

重定位节和符号定义。

重定位节中的符号引用。

7.7.1重定位条目

代码的重定位条目在.rel.text中。已初始化数据的重定位条目放在.rel.data中。

7.7.2重定位符号引用

重定位PC相对引用

重定位绝对引用