编译知识

四个过程：预处理Preprocessing、编译Compile、汇编Assembly、链接Linking

Preprocessing：通常完成一些宏扩展、包含头文件、删除注视等，生成.i文件；

Compile：gcc -S hello.i -o hello.S生成汇编文件，把预处理的文件进行一系列的词法分析、语法分析、语义分析及优化后生产相应的汇编代码文件；汇编过程也可以使用汇编器as hello.s -o hello.o来完成。

Assembly:gcc -c hello.s -o hello.o生成目标.o文件，汇编器是将汇编代码编程机器可以执行的指令；

最后再将不同的.o文件链接成可执行文件。简单来说，编译器就是将高级语言翻译成机器语言的一个工具，直接使用汇编代码或者使用机器指令效率比较低。

编译器生成的一些.o可重定位文件，里面引用了一些定义在其它模块的函数或者全局变量，这些函数或者变量的地址只有在链接的时候才能被确定下来。

在Linux下，.o可重定位文件，可执行文件/bin/bash，共享目标文件.so,核心存储文件，都可以称为目标文件，采用Elf格式存储。

.o目标文件的ELF格式大致如下

ELF Header

.text

.data

.bss

.rel.text

.. other sections

Section header Table

String Tables         Symbol Tables

​

objdump也能查看ELF文件中包含的段，但它会省略一些符号表、重定位表、字符串表；如果使用readelf命令，则可以玩到ELF所有的信息，如ELF header或者Section Header Table，Symbol Tables。

一般来说，生成的.o文件都包括重定位表和符号表，这两个表也以段的形式表现。

重定位表：rel.text;rel.data等，如果引用了其余目标中间中的函数或全局变量，就会在这两个段中标明出来，通过指明段类型为SHT_REL，来标明该段是重定位段。

符号表:段名一般叫.symtab,每个符号都由如下结构体来表现：

typedef struct{

Elf32_Word st_name;//符号名字

Elf32_Addr st_value;//符号直，可能是绝对值，也可能是一个地址

Elf32_Word st_size;//符号大小

unsigned char st_info;//符号绑定信息以及符号类型

unsigned char st_other;

Elf32_Half st_shndx;

}Elf32_Sym;

熟悉单个目标文件的格式以后，就能更好的理解链接过程了。

编译器和汇编器生成从地址零开始的代码和数据段，连接器通过把每个符号定义与一个存储器位置联系起来，然后修改所有对这些符号的引用，使得它们指向这个存储器位置，从而重定位这些指令。

链接器在链接多个.o文件时，首先会合并各个.o文件的重定位表段以及符号表段，链接时先确定目标文件的虚拟地址，随后就能知道各个符号的绝对的虚拟地址。得知此地址后再去更新新的符号表段中各个符号的地址；符号确定后，再按照重定位表段，去更新指令中需要重定位的地址或数值。