计算机系统-从应用程序到底层实现 课件 第16讲 Link-2

intbuf[2]={1,2};

intmain(){swap();return0;}main.cswap.cexternintbuf[];

int*bufp0=&buf[0];staticint*bufp1;voidswap(){inttemp;bufp1=&buf[1];temp=*bufp0;*bufp0=*bufp1;*bufp1=temp;}使用gcc5.3.1如果不用extern：《计算机系统》链接中篇《计算机系统》课程教学组2025年春季学期库静态库共享库链接器本讲内容链接的作用&意义链接器的输入/出文件ELF细节链接器工作步骤符号属性符号解析解析规则重定位类型与过程三种目标文件可重定位目标文件(.ofile)包含二进制代码和数据，其形式可以在链接时与其它可重定位目标合并，创建一个可执行目标文件每一个.o文件产生自一个源(.c)文件可执行目标文件(注意：历史遗留a.out作为默认可执行文件名，已经被ELF格式取代)包含二进制代码和数据，可以被直接复制到存储器并执行共享目标文件(.sofile)一种特殊类型的可重定位目标文件，可以在加载或运行时被动态加载到存储器并链接在Windows中称之为动态链接库（DynamicLinkLibraries，DLLs)在Unix/Linux中目标文件的统一格式是ELF可执行和可链接格式ELF目标文件的标准二进制格式最初源自AT&T的SystemVUnix后来由BSDUnix和Linux修订使用统一的格式可重定位目标文件(.o),可执行目标文件(a.out)共享目标文件(.so)通用名称:ELF（executableandlinkableformat）ELF目标文件格式ELF头Wordsize,byteordering,filetype(.o,exec,.so),machinetype,etc.ELFheaderProgram/Segmentheader(requiredforexecutables).textsection.rodatasection.bsssection.symtab

section.rel.txt

section.rel.data

section.debugsectionSectionheadertable0.datasection“链接后的可执行文件链接前的对象文件ELF目标文件格式ELF头Wordsize,byteordering,filetype(.o,exec,.so),machinetype,etc.Segmentheadertable页大小，虚地址内存段，段大小ELFheaderProgram/Segmentheadertable(requiredforexecutables).textsection.rodatasection.bsssection.symtab

section.rel.txt

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section.debugsectionSectionheadertable0.datasectionELF目标文件格式ELF头Wordsize,byteordering,filetype(.o,exec,.so),machinetype,etc.Segmentheadertable页大小，虚地址内存段，段大小ELFheaderProgram/Segmentheadertable(requiredforexecutables).textsection.rodatasection.bsssection.symtab

section.rel.txt

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section.debugsectionSectionheadertable0.datasectionELF目标文件格式ELF头Wordsize,byteordering,filetype(.o,exec,.so),machinetype,etc.Segmentheadertable页大小，虚地址内存段，段大小ELFheaderProgram/Segmentheadertable(requiredforexecutables).textsection.rodatasection.bsssection.symtab

section.rel.txt

section.rel.data

section.debugsectionSectionheadertable0.datasectionELF目标文件格式.symtabsection符号表函数和全局变量名所在section名与位置.rel.textsection.text节中位置列表执行时需要修改的指令地址待修改指令.rel.datasection.data中重定位信息被模块引用或定义的已初始化的全局变量的重定位信息.debugsection调试符号表(gcc-g)

节头部表每个节section的偏移与大小ELFheaderProgram/Segmentheadertable(requiredforexecutables).textsection.rodatasection.bsssection.symtabsection.rel.txtsection.rel.datasection.debugsectionSectionheadertable0.datasectionELF目标文件格式ELF头Wordsize,byteordering,filetype(.o,exec,.so),machinetype,etc.Segmentheadertable页大小，虚地址内存段，段大小.textsection

已编译程序的机器代码.rodatasection只读数据:跳转表,printf语句中的格式串....datasection

已初始化的全局变量已初始化的静态C变量.bsssection未初始化的全局变量，所有初始化为0的全局/静态变量“BlockStartedbySymbol”

，“BetterSaveSpace”不占据实际硬盘空间ELFheaderProgram/Segmentheadertable(requiredforexecutables).textsection.rodatasection.bsssection.symtab

section.rel.txt

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section.debugsectionSectionheadertable0.datasectionELF目标文件格式.symtabsection符号表函数和全局变量名所在section名与位置.rel.textsection.text节中待修改的位置（需要重定位）的信息执行时需要修改的指令地址待修改位置的指令.rel.datasection.data中重定位信息被模块引用或定义的已初始化的全局变量的重定位信息.debugsection调试符号表(gcc-g)ELFheaderProgram/Segmentheadertable(requiredforexecutables).textsection.rodatasection.bsssection.symtab

section.rel.txt

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section.debugsectionSectionheadertable0.datasectionELF目标文件格式ELFheaderProgram/Segmentheadertable(requiredforexecutables).textsection.rodatasection.bsssection.symtabsection.rel.txtsection.rel.datasection.debugsectionSectionheadertable0.datasectionELF目标文件格式ELFheaderProgram/Segmentheadertable(requiredforexecutables).textsection.rodatasection.bsssection.symtabsection.rel.txtsection.rel.datasection.debugsectionSectionheadertable0.datasection不同视角观察ELFELFheader.textsection.rodatasection.bsssection.symtabsection.rel.txtsection.rel.datasection.debugsectionSectionheadertable.datasectionELFheaderProgram/Segmentheadertable.text

segment.rodata

segment.bsssegment.symtabsegment.rel.txtsegment.rel.datasegment.debugsection.datasegment链接视角执行视角链接的本质链接本质：合并相同的“节”main()main.oint*bufp0=&buf[0]swap()swap.o系统代码int

buf[2]={1,2}系统数据可重定位目标文件.text.data.text.data.text.dataintbuf[2]={1,2}Headersmain()swap()int

*bufp0=&buf[0]更多系统代码系统数据.text.symtab.debug.dataint*bufp1.bss系统代码staticint*bufp1.bss可执行目标文件不同视角观察ELFELFheader.textsection.rodatasection.bsssection.symtabsection.rel.txtsection.rel.datasection.debugsectionSectionheadertable.datasectionELFheaderSegmentheadertable.text

segment.rodata

segment.bsssegment.symtabsegment.rel.txtsegment.rel.datasegment.debugsection.datasegment链接视角执行视角节（section）是ELF文件中具有相同特征的最小可处理单位

.text节:代码.data节:数据.rodata:只读数据.bss:未初始化数据不同的段（segment）组成，描述节如何映射到存储段中，可多个节映射到同一段，如：可合并.data节和.bss节,并映射到一个可读可写数据段中

关于链接（链接器）描述错误的是静态链接之后才能生成可执行代码链接主要包括符号解析和重定位两步链接器的输入文件只能是可重定位目标文件Linux上目标文件格式是PE格式ABCDSubmit.bss节中的局部C变量不占实际存储空间E多选题50分ELF文件结构信息定义在/usr/include/elf.h，其中包括符号表信息ELF文件结构信息定义在/usr/include/elf.h，其中包括符号表信息教材示例本机elf.h部分再看示例/*main.c*/externintadd(int,int);intmain(){returnadd(20,13);}/*test.c*/intadd(inti,intj){intx=i+j;returnx;}/*main.c*/externintadd(int,int);intmain(){returnadd(20,13);}/*test.c*/intadd(inti,intj){intx=i+j;returnx;}/*main.c*/externintadd(int,int);intmain(){returnadd(20,13);}/*test.c*/intadd(inti,intj){intx=i+j;returnx;}/*main.c*/externintadd(int,int);intmain(){returnadd(20,13);}/*test.c*/intadd(inti,intj){intx=i+j;returnx;}$

gcc–g–o–p

main.c

test.c继续观察可执行文件p$

gcc–g–o–p

main.c

test.c继续观察可执行文件prel.text消失了！$

gcc–g–o–p

main.c

test.c继续观察可执行文件p链接符号全局符号Global由模块m定义并能被其他模块引用的符号例：非静态C函数和非静态的全局变量

外部符号External由其他模块定义并被模块m引用的全局符号

本地符号Local由模块m定义和引用的本地符号例：带静态属性的C函数和变量本地链接符号不是本地程序变量符号解析intbuf[2]={1,2};

intmain(){swap();return0;}main.cexternintbuf[];

int*bufp0=&buf[0];staticint*bufp1;voidswap(){inttemp;bufp1=&buf