深入理解计算机系统（第三版）/ CSAPP 杂谈，第7章：链接

深入理解计算机系统, 读书  ·  2018年12月11日

• 链接器主要完成符号解析和重定位两个任务。

• 目标文件有三种形式：可重定位目标文件(.so)；可执行目标文件(.exe)，共享目标文件(.so)。

• linux x86-64 的可重定位目标文件使用 ELF 格式。ELF 头的前 16 字节描述文件对应系统的字的大小和字节顺序，后面还有头的大小，目标文件类型，机汽类型，各 section header 的文件偏移，以及它们的大小和数量。

• 一般 ELF 包含以下几种 section：

  • .text：可执行机器码
  • .rodata：只读数据，如字符串常量和 switch 跳转表
  • .data：已初始化的全局和静态变量
  • :bss：未初始化或初始化为 0 的全局和静态变量。不占空间，仅仅为占位符。运行时在内存动态生成。
  • .symtab：符号表，存放定义和引用的函数与全局变量的信息。使用 STRIP 命令可以去掉符号表。
  • .rel.text：.text 中位置的列表，是重定位信息。链接器把目标文件组合起来的时候，需要修改这些位置，以让各个目标文件链接起来。一般来说，修改的是外部函数或者引用全局变量的位置，调用的本地函数的位置则不需要修改。
  • .rel.data： 引用或定义的所有全局变量的重定位信息。
  • .debug：调试符号表。用 -g 选项编译的时候才会得到这张表。
  • .line：源程序的行号与 .text 机器码的对应关系。用 -g 选项编译的时候才会得到这张表。
  • .strtab：字符串表，包括 .symtab，.debug，节头名字。以 null 结尾的字符串序列。

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• .symtab 存储各 section 重定位信息

• 弱全局符号是未赋值的全局符号，会被强全局符号覆盖，包括类型，所以容易导致类型不匹配的细微的bug；强全局符号是初始化的全局符号，会互相冲突。弱全局符号分配在 COMMON section 中，强全局符号分配在 .bss 中。

• 静态库用于共享重复的代码，链接器仅会拷贝需要的函数。也可以通过参数拷贝所有函数。

• gcc 的静态库链接是按顺序进行的。遇到目标文件 .o 时会把未定义和已定义的符号保存起来，遇到存档文件 .a 时，除了前面的操作，还会把 .a 的成员符号与未定义的符号比较，把匹配的成员符号对应的 .o 链接起来。这样的话因为是顺序的，如果把静态库放在前面，则会错过后面目标文件的匹配，从而在链接完所有文件，却还是有未定义符号，结果编译报错。

• 所以一般做法是静态库文件放在最后。如果 .a 库相互之间也有依赖，则需要将 .a 库排序。

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