《深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》第七章讀書筆記

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第七章：連接

連接

1.連接：將各種代碼和數(shù)據(jù)部分收集起來并組合成為一個(gè)單一文件的過程。這個(gè)文件可被加載或拷貝到存儲(chǔ)器并執(zhí)行。 2.連接可以執(zhí)行于編譯時(shí)，也就是在源代碼被翻譯成機(jī)器代碼也可以執(zhí)行于加載時(shí)，也就是程序被加載器加載到存儲(chǔ)器并執(zhí)行時(shí)執(zhí)行于運(yùn)行時(shí)，有應(yīng)用程序來執(zhí)行。 3.連接是由鏈接器的程序自動(dòng)執(zhí)行的。 4.連接使分離編譯成為可能。

　　

PS:X86-64系統(tǒng)上用gcc -m32產(chǎn)生32位代碼

7.1編譯器驅(qū)動(dòng)程序

1.大部分編譯系統(tǒng)提供編譯驅(qū)動(dòng)程序：代表用戶在需要時(shí)調(diào)用語言預(yù)處理器、編譯器、匯編器和鏈接器。（1）C預(yù)處理器：源程序main.c->ASCII碼中間文件main.i（2）C編譯器：main.i->ASCII碼匯編語言文件main.s（3）C匯編器：main.s->可重定位目標(biāo)文件 2.運(yùn)行鏈接器程序ld，將各種.o文件以及必要的系統(tǒng)目標(biāo)文件組合起來，創(chuàng)建可執(zhí)行文件。 3.運(yùn)行可執(zhí)行文件：./可執(zhí)行文件名字 4.外殼調(diào)用操作系統(tǒng)中加載器函數(shù)，拷貝可執(zhí)行文件中的代碼和數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器，將控制轉(zhuǎn)移到這個(gè)程序的開頭

　　

7.2靜態(tài)鏈接

ld靜態(tài)鏈接器：

1.以一組可重定位目標(biāo)文件和命令行參數(shù)作為輸入，生成一個(gè)完全鏈接的可以加載和運(yùn)行的可執(zhí)行目標(biāo)文件作為輸出。 2.輸入的可重定位的目標(biāo)文件由各種不同的代碼和數(shù)據(jù)節(jié)組成 3.指令在一個(gè)節(jié)中，初始化的全局變量在另一個(gè)節(jié)中，而未初始化的變量又在另外一個(gè)節(jié)中。為了構(gòu)造可執(zhí)行文件，鏈接器的任務(wù)：符號(hào)解析，重定位

　　

7.3目標(biāo)文件

目標(biāo)文件三種形式：可重定位目標(biāo)文件，可執(zhí)行目標(biāo)文件，共享目標(biāo)文件。目標(biāo)文件格式：Linux——可執(zhí)行可連接（ELF格式）Windows——可移植可執(zhí)行格式（PE）

　　

7.4可重定位目標(biāo)文件

ＥＬＦ可重定位目標(biāo)文件包含下面幾個(gè)節(jié)： ．ｔｅｓｔ已編譯程序的機(jī)器代碼。 ．ｒｏｄａｔａ只讀數(shù)據(jù) ．ｄａｔａ已初始化的全局Ｃ變量 ．ｂｓｓ未初始化的全局Ｃ變量。.symtab:一個(gè)符號(hào)表，存放在程序中定義和引用的函數(shù)和全局變量的信息

　　

7.5符號(hào)和符號(hào)表

每個(gè)可重定位目標(biāo)模塊m都有一個(gè)符號(hào)表，包含m所定義和引用的符號(hào)的信息。 在鏈接器的上下文中，三種不同的符號(hào)： 1.有m定義并能被其他模塊引用的全局符號(hào)。全局鏈接器對(duì)應(yīng)于非靜態(tài)的C函數(shù)以及被定義為Cstatic 屬性的全局變量。 2.有其他模塊定義并被模塊m以引用的全局符號(hào)——外部符號(hào)，對(duì)應(yīng)于定義在其他模塊中的C函數(shù)和變量 3.只被模塊m定義和引用的本地符號(hào)。

　　

?1.任何聲明帶有static屬性的全局變量或者函數(shù)都是模塊私有的。

?2.任河聲明為不帶static屬性的全局變量和函數(shù)都是共有的，可以被其他模塊訪問

7.6符號(hào)解析

鏈接器解析符號(hào)引用方法：每個(gè)引用與它輸入的可重定位目標(biāo)文件的符號(hào)表中的一個(gè)確定的符號(hào)定義聯(lián)系起來。 編譯器只允許每個(gè)模塊每個(gè)本地符號(hào)只有一個(gè)定義。 編譯器還確保靜態(tài)本地變量，它們也會(huì)有本地鏈接器符號(hào)，擁有唯一的名字。

　　

7.6.1鏈接器如何解析多重定義的全局符號(hào)

在編譯時(shí)：編譯器向匯編器輸出每個(gè)全局符號(hào)，或者是強(qiáng)或弱，而匯編器把這個(gè)信息隱含地編碼在可重定位目標(biāo)文件的符號(hào)表里。 強(qiáng)符號(hào)：函數(shù)和已初始化的全局變量。 弱符號(hào)：未初始化的全局變量。 Unix鏈接器關(guān)于多重定義符號(hào)的規(guī)則： 1.不允許有多個(gè)強(qiáng)符號(hào) 2.如果有一個(gè)強(qiáng)符號(hào)和多個(gè)弱符號(hào)，選強(qiáng)符號(hào) 3.如有多個(gè)弱符號(hào)，則從弱符號(hào)中任意選擇一個(gè)。

　　

7.6.2與靜態(tài)庫的連接

靜態(tài)庫：將所有相關(guān)的目標(biāo)模塊打包成為一個(gè)單獨(dú)的文件

　　

7.7重定位 重定位兩步： 1.重定位節(jié)和符號(hào)定義 2.重定位節(jié)中的符號(hào)引用。

重定位條目：

8.可執(zhí)行目標(biāo)文件

9.加載可執(zhí)行目標(biāo)文件

加載：將程序拷貝到存儲(chǔ)器并運(yùn)行的過程 在32位Linux系統(tǒng)中代碼段從地址0x08048000處開始。

10.動(dòng)態(tài)鏈接共享庫?

共享庫是一個(gè)目標(biāo)，在運(yùn)行時(shí)，可以加載到任意的存儲(chǔ)器地址，并和一個(gè)在存儲(chǔ)器中的程序鏈接起來。這個(gè)過程稱為動(dòng)態(tài)鏈接，是由動(dòng)態(tài)鏈接器的程序來執(zhí)行的。 通常用.so后綴來表示，稱為DLL(動(dòng)態(tài)鏈接庫)。　? 1.在任何給定的文件系統(tǒng)中，對(duì)于一個(gè)庫只有一個(gè).so文件。所有引用該庫的可執(zhí)行目標(biāo)文件共享這個(gè).so文件中的代碼和數(shù)據(jù)。 2.一種共享方式就是隱式鏈接，基本的思路：當(dāng)創(chuàng)建可執(zhí)行文件時(shí)，靜態(tài)執(zhí)行一些鏈接，然后在程序加載時(shí)，動(dòng)態(tài)完成鏈接過程。 3.一種共享方式就是“顯式鏈接”，應(yīng)用程序被加載時(shí)，動(dòng)態(tài)鏈接器加載和鏈接共享庫的情景。應(yīng)用程序還可能在它運(yùn)行時(shí)要求動(dòng)態(tài)鏈接器加載和鏈接任意共享庫，而無需在編譯時(shí)鏈接那些庫到應(yīng)用中。

11.從應(yīng)用程序中加載和連接共享庫

12.處理目標(biāo)文件的工具

AR：創(chuàng)建靜態(tài)庫，插入、刪除、列出和提取成員。 STRINGS：列出一個(gè)目標(biāo)文件中所有可打印的字符串。 STRIP：從目標(biāo)文件中刪除符號(hào)的信息。

　　

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總結(jié)

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