C++基础语法梳理：链接装载库

Posted 2021-11-24 一起学编程

内存、栈、堆

一般应用程序内存空间有如下区域：

栈：由操作系统自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量等的值，用于维护函数调用的上下文

堆：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收，用来容纳应用程序动态分配的内存区域

可执行文件映像：存储着可执行文件在内存中的映像，由装载器装载是将可执行文件的内存读取或映射到这里

保留区：保留区并不是一个单一的内存区域，而是对内存中受到保护而禁止访问的内存区域的总称，如通常 C 语言讲无效指针赋值为 0（NULL），因此 0 地址正常情况下不可能有效的访问数据

栈

栈保存了一个函数调用所需要的维护信息，常被称为堆栈帧（Stack Frame）或活动记录（Activate Record），一般包含以下几方面：

函数的返回地址和参数

临时变量：包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量

保存上下文：包括函数调用前后需要保持不变的寄存器

堆

堆分配算法：

空闲链表（Free List）

位图（Bitmap）

对象池

“段错误（segment fault）” 或 “非法操作，该内存地址不能 read/write”

典型的非法指针解引用造成的错误。当指针指向一个不允许读写的内存地址，而程序却试图利用指针来读或写该地址时，会出现这个错误。

普遍原因：

将指针初始化为 NULL，之后没有给它一个合理的值就开始使用指针

没用初始化栈中的指针，指针的值一般会是随机数，之后就直接开始使用指针

编译链接

各平台文件格式

编译链接过程

（1）预编译（预编译器处理如 #include、#define 等预编译指令，生成 .i 或 .ii 文件）

（2）编译（编译器进行词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、目标代码生成、优化，生成 .s 文件）

（3）汇编（汇编器把汇编码翻译成机器码，生成 .o 文件）

（4）链接（连接器进行地址和空间分配、符号决议、重定位，生成 .out 文件）

现在版本 GCC 把预编译和编译合成一步，预编译编译程序 cc1、汇编器 as、连接器 ld

MSVC 编译环境，编译器 cl、连接器 link、可执行文件查看器 dumpbin

目标文件

编译器编译源代码后生成的文件叫做目标文件。目标文件从结构上讲，它是已经编译后的可执行文件格式，只是还没有经过链接的过程，其中可能有些符号或有些地址还没有被调整。

可执行文件（Windows 的 .exe 和 Linux 的 ELF）、动态链接库（Windows 的 .dll 和 Linux 的 .so）、静态链接库（Windows 的 .lib 和 Linux 的 .a）都是按照可执行文件格式存储（Windows 按照 PE-COFF，Linux 按照 ELF）

目标文件格式

Windows 的 PE（Portable Executable），或称为 PE-COFF，.obj 格式

Linux 的 ELF（Executable Linkable Format），.o 格式

Intel/Microsoft 的 OMF（Object Module Format）

Unix 的 a.out 格式

MS-DOS 的 .COM 格式

PE 和 ELF 都是 COFF（Common File Format）的变种

目标文件存储结构

链接的接口————符号

在链接中，目标文件之间相互拼合实际上是目标文件之间对地址的引用，即对函数和变量的地址的引用。我们将函数和变量统称为符号（Symbol），函数名或变量名就是符号名（Symbol Name）。

如下符号表（Symbol Table）：

今天的分享就到这里了，大家要好好学C++哟~

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