嵌入式软件之链接脚本

1. 引言

1.1 什么是链接脚本

链接脚本是一个由链接器使用的文件，用于控制程序的内存布局和如何将各种代码和数据段映射到目标文件。它可以让你精细控制程序在内存中的布局，非常适用于资源受限的嵌入式系统。

1.2 为什么我们需要链接脚本

链接脚本可以帮助你管理和优化程序的内存使用，确保代码和数据被放置在正确的位置，避免冲突和溢出问题，这对于确保程序的正确运行是非常重要的。

1.3 链接脚本在嵌入式系统中的作用

在嵌入式系统中，资源通常非常有限，链接脚本可以帮你最大限度地利用这些资源，同时也可以为你的代码提供必要的保护和安全措施。

2. 基础知识介绍

2.1 编译、汇编和链接的基本概念

• 编译：将源代码（如C或C++）转换为汇编语言。
• 汇编：将汇编语言转换为机器代码。
• 链接：将多个对象文件和库合并成一个单一的可执行文件。

2.2 介绍各种内存区域 (RAM, ROM, Stack, Heap)

• RAM：用于存储变量和程序数据。
• ROM：用于存储程序代码和常量数据。
• Stack：用于存储局部变量和函数调用的返回地址。
• Heap：用于动态内存分配。

2.3 ELF文件格式简介

ELF(Executable and Linkable Format)是一种常用的可执行文件格式。它包含了程序的代码、数据、符号表等信息，可以帮助链接器正确地组合各个代码和数据段。

3. 链接脚本的组成部分

3.1 MEMORY区块的定义和属性

在MEMORY区块中，我们可以定义各种内存区域及其属性，如只读(ROM)或读写(RAM)。我们还可以定义每个区域的大小和起始地址。

3.2 SECTIONS的定义及其内部段的详解 (.text, .data, .bss等)

• .text：存放程序代码和常量数据。
• .data：存放已初始化的全局和静态变量。
• .bss：存放未初始化的全局和静态变量。

3.3 符号定义 (提供的符号和用户定义的符号)

在链接脚本中，我们可以定义符号来表示特定的地址或值，这样可以在我们的程序中使用它们。

4. 内存分配策略

在软件开发过程中, 内存分配是一个核心和基本的主题。理解不同的内存分配策略可以帮助你更有效地管理程序的资源。我们将探讨两种主要的内存分配策略: 静态内存分配和动态内存分配，以及它们在栈和堆中的运用。

4.1 静态内存分配

静态内存分配是在编译时进行的，它的大小和位置在程序运行期间是不变的。全局变量和局部静态变量是静态内存分配的例子。

• 优点:

  • 简单易用
  • 无需担心内存泄漏问题

• 缺点:

  • 不够灵活
  • 可能会浪费内存，因为内存是预分配的

4.2 动态内存分配

与静态内存分配不同，动态内存分配允许你在运行时分配内存。你可以根据需要创建新的对象或释放不再需要的对象。

• 优点:

  • 更加灵活
  • 可以根据运行时条件动态创建对象