软件开发--链接器

Posted 2021-02-14

一.链接器上

链接器的意义--链接器的主要作用是把各个模块之间相互引用的部分处理好，使得各个模块之间能够正确的衔接
A.目标文件的秘密
1.各个段没有具体的起始地址，只有段大小信息
2.各个标识符没有实际地址，只有段中的相对地址
3.段和标识符的实际地址需要链接器具体确定
链接器的工作内容--将目标文件和库文件合为最终的可执行程序
1.合并各个目标文件中的段(.text .data .bss)
2.确定各个段和段中标识符的最终地址(重定位)
运行的示例

根据之前一篇博客中的开发中的工具可以知道，同时使用nm命令可以看到标出红线的都处在段标识U(未定义的标识中)

而在对test.out文件进行nm命令后 可以看到之前未被定义的标识都处在相对于的标识段
Q:main()函数是第一个被调用执行的函数吗？
默认情况下(gcc)
1.程序加载后,_start()是第一个被调用执行的函数
2._start()函数准备好参数后立即调用_libc_start_main()函数
3._libc_start_main()初始化运行环境后调用main()函数执行
示例及说明

该示例就是通过简单的一段程序来对main函数是否是第一个被调用执行的函数，通过上篇博客中的反编译命令objdump使其生成result.txt文件来对汇编语言进行查看
可以看出对main进行查找时找到其地址值，然后将其地址值进行查找，发现在_start()函数中，此时进行的操作时将其地址值压入堆空间中，可以看到在之后对_libc_start_main()函数进行了调用
_libc_start_main()函数的作用
1.调用_libc_csu_init()函数(完成必要的初始化操作)
2.启动程序的第一个线程(主线程),main()为线程入口
3.注册_libc_csu_fini()函数(程序运行终止时被调用)

Q:链接器根据什么原则完成具体工作？
链接脚本的概念和意义
1.链接脚本用于描述链接器处理目标文件和库文件的方式‘
a.合并各个目标文件
b.重定位各个段的起始地址
c.重定位各个符号的最终地址

示例

上面的两段程序分别为简单的输出程序和脚本程序，运行的结果如图所示

发现在脚本语言中，出现了段错误的问题
注意事项：
1.各个段的链接地址必须符合具体平台的规范
2.链接脚本中能够直接定义标识符并指定存储地址
3.链接脚本中能够指定源代码中标识符的存储地址

运行objdump -h命令查看目标文件中的详细段信息

由该结果可以看出，出现段错误的原因，对其进行修改即可

**二.C语言在的内嵌汇编

A.内嵌汇编的语法格式


简单示例：


在运行了反编译objdump -S 命令后可以看到红线标出的寄存器的关联和动作**

编译器的动作：
1.将result关联到某个适合的寄存器
2.将input关联到另一个适合的寄存器
3.通过寄存器间接操作变量

常用的限制符的说明

三 链接器下

课程实验
1.编写一个体积受限的可执行程序
2.通过makefile完成代码编译
3.运行后在屏幕打印数据
解决方案设计
1.通过内嵌汇编定义打印函数和退出函数(INT 80H)
2.通过链接脚本自定义入口函数(不依赖任何库和GCC内置功能)
3.删除可执行程序中的无用信息(无用段信息，调试信息，等)
工具
1.ld命令
a.GNU的链接器，将目标文件链接为可执行程序
b.GCC编译器集中的一员，重要的幕后工作者
2.ld -static
a.-static表示ld使用静态链接的方式来产生最终程序，而不是默认的动态链接方式
3.gcc -fno-builtin
-fno-builtin参数用于关闭GCC内置函数的功能
示例及运行结果


运行的结果如图所示

小结：
1.链接器根据链接脚本中的描述完成具体的工作
2.链接脚本用于指定各个段的地址和标识符的地址
3.SECTIONS命令确定可执行程序中的段信息
4.MEMORY命令对存储区域进行重定义
5.ENTRY命令指定可执行程序的入口函数
6.C语言中支持直接嵌入汇编语言进行编程
7.通过寄存器到变量的关联完成汇编到c语言的交互
8.内嵌汇编代码时，通过占位符指定交互的变量
9.限制符指示编译器将适合的寄存器关联到变量
10.通过内嵌汇编能够直接使用系统服务
11.对于资源受限的嵌入式设备，需要考虑可执行程序的大小
12.通过内嵌汇编直接使用系统服务能够避开相关库的使用