链接

1 基本知识

从源码到可执行文件，需要经过四个阶段。执行这四个阶段的程序（预处理器、编译器、汇编器和链接器）一起构成了编译系统。

• 预处理(cpp)：预处理器不止一种，而C/C++的预处理器就是其中最低端的一种——词法预处理器，主要是进行文本替换、宏展开、删除注释这类简单工作。

gcc -E 选项可以得到预处理后的结果，扩展名为.i；

• 编译器(ccl)：将文本文件.i翻译成文本文件.s，得到汇编语言程序，该种语言程序中的每条语句都以一种标准的文本格式确切的描述了一条低级机器语言指令。

 gcc -S 选项可以得到编译后的汇编代码，扩展名为.s；

• 汇编(as)：将.s翻译成机器语言指令，把这些指令打包成一种叫做可重定位目标程序的格式，并将结果保存在目标文件.o中。

 gcc -c 选项可以得到汇编后的结果，扩展名为.o；

• 链接(ld)：主要分为静态链接与动态链接。静态库其后缀名一般为”.a”，动态库一般后缀名为”.so”。gcc在编译时默认使用动态库。

2 目标文件

目标文件有三种形式：

• 可重定位目标文件
• 可执行目标文件
• 共享目标文件

各个系统的目标文件格式不同：

• Windows使用可移植可执行（PE）格式
• Linux和Unix使用可执行可链接格式（ELF）

1 可重定位目标文件

夹在ELF头和节头部表之间的都是节。一个典型的ELF可重定位目标文件包含下面几个节：

• .text：已编译程序的机器代码。
• .rodata：只读数据，比如printf语句中的格式串和开关（switch）语句的跳转表。
• .data：已初始化的全局变量。局部C变量在运行时被保存在栈中，既不出现在.data中，也不出现在.bss节中。
• .bss：未初始化的全局C变量。在目标文件中这个节不占据实际的空间，它仅仅是一个占位符。目标文件格式区分初始化和未初始化变量是为了空间效率。
• .symtab：一个符号表（symbol table），它存放在程序中被定义和引用的函数和全局变量的信息。每个可重定位目标文件在.symtab中都有一张符号表。.symtab符号表不包含局部变量的表目。
• .rel.text：一个.text节中位置的列表。当链接噐把这个目标文件和其他文件结合时，.text节中的许多位置都需要修改。一般而言，任何调用外部函数或者引用全局变量的指令都需要修改，但调用本地函数的指令则不需要修改。可执行目标文件中并不需要重定位信息。
• .rel.data：被模块定义或引用的任何全局变量的信息。一般而言，任何已初始化全局变量，如果它的初始值是一个全局变量地址或者外部定义函数的地址，都需要被修改。
• .debug：一个调试符号表，其表目是程序中定义的局部变量和类型定义，程序中定义和引用的全局变量，以及原始的C源文件。只有以-g选项调用编译驱动程序时，才会得到这张表。
• .line：原始C源程序中的行号和.text节中机器指令之间的映射。只有以-g选项调用编译驱动程序时，才会得到这张表。
• .strtab：一个字符串表，其内容包括.symtab和.debug节中的符号表，以及节头部中的节名字。字符串表就是以null结尾的字符串序列。

2 符号和符号表

.symtab中的符号表不包含对应于局部非static变量的任何符号，这些符号在运行时在栈中被管理，链接器对此类符号不感兴趣。定义为static的局部变量（static的用法）是不在栈中管理的，相反，编译器在.data或.bss中为每个定义分配空间，并在符号表中创建一个有唯一名字的本地链接符号。

 readelf -s main.o 命令可以得到符号表;