ELF文件格式与程序的编译链接_elf 编译路径-优快云博客

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本文详细探讨了从源代码到可执行程序的编译链接过程，包括预处理、编译、汇编和链接四个阶段。文章重点分析了ELF文件格式，通过section header table和符号表揭示了程序的组织结构。讨论了全局符号、局部符号、COMMON类型的未初始化全局变量在不同编译器中的处理方式，以及链接过程中的空间分配、符号解析和重定位步骤。此外，还介绍了链接规则，特别是强符号和弱符号的选择策略。

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说明：本文的讨论基于一个运行linux的x86系统环境，使用标准ELF文件格式。讨论集中在32位代码，在x86-64系统上用gcc -m32产生32位代码。若编译时发生/usr/include/features.h:364:25: fatal error: sys/cdefs.h: 没有那个文件或目录，则使用命令sudo apt-get install libc6-dev-i386解决。 ELF文件格式与相关命令详见http://blog.youkuaiyun.com/li_xiang_li/article/details/50528307

一. 由源代码到可执行程序经历了什么

源代码：    

    //main.c
    int add(int a,int b);
    static int si;//.bss
    extern int buf[];
    int *copy = &buf[0];//.rel.data
    int main()
    {
        int a = 3;
        int b = 5;
        int c = add(a,b);//.rel.text
        char *s = "hello c";//.rodata
        static int si;//.bss
        return 0;
    }

    //add.c
    int buf[2];
    int add(int a,int b)
    {
        return (a+b);
    }

    //makefile(为了简化讨论，makefile文件中没有添加-g选项)
    all:main
    main:main.o add.o
        gcc -o main main.o add.o -m32
    main.o:main.c
        gcc -c main.c -m32
    add.o:add.c
        gcc -c add.c -m32
    clean:
        rm -rf *.o main

从源代码到可执行程序所要经历的过程概述：

源代码(.c .cpp .h)经过c预处理器(cpp)后生成.i文件，编译器(cc1、cc1plus)编译.i文件后生成.s文件，汇编器(as)汇编.s文件后生成.o文件，链接器(ld)链接.o文件生成可执行文件。gcc是对cpp、cc1(cc1plus)、as、ld这些后台程序的包装，它会根据不同的参数要求去调用后台程序。以helloworld程序为例，使用gcc -o hello hello.c时加上-v选项可观察到详细的步骤。也可使用gcc分别进行以上四步骤，预编译gcc -E hello.c -o hello.i，编译gcc -S hello.i -o hello.s，汇编gcc -c hello.s -o hello.o，链接gcc -o hello hello.o

有兴趣的话可以尝试验证以下预处理、编译、汇编、链接的详细过程及结果。使用cpp对c文件进行预处理用vim查看.i文件，使用cc1编译.i文件用vim查看.s文件，使用as汇编.s文件，最终使用ld手动链接相关文件生成可执行文件。(过程较为复杂，可参考-v选项后的结果)

二、由ELF文件看程序的编译链接
程序的编译涉及词法分析、语法分析、语义分析等过程，详情参见《编译原理》。

1.以下分析一下编译完成之后的ELF文件：

readelf -S add.o查看section header table