谈谈链接器和程序的装载

链接器

 

1.什么是链接器

 

链接器就是将单独编译后的各个目标文件组合起来，形成单个可执行程序的过程。

 

2.链接器的任务

 

   a. 搜索程序库，找到被本程序调用的库函数；

   b. 分配每个模块代码的内存位置，并且调整绝对引用实现指令的重定位；

   c. 实现文件之间的引用。

 

   第一个任务是为了保证程序中的所有标记都被事先定义好。链接器匹配全局符号和各个文件中的未解析引用(unresolved reference),使得所有全局标记都能引用。

   当确定所有的标记都可以引用之后，链接器接下来分配每个模块所占用的内存。当链接器将一个模块换入内存，所有相关的引用都必须重定位以确保映射正确。因为链接器知道所有的重定位信息，所以能确定所有的引用的位置，从而能够有效地找到并回补这些引用。

   最终生成一个可执行文件。可执行文件的格式基本与目标文件相似，唯一的差别在于它包含了所有的引用和重定位信息。如下图所示：

  

 

 

程序的装载

 

在运行前，可执行程序是以文件的形式存储在诸如磁盘的二级存储设备中的。在UNIX操作系统上，操作系统内核将程序装入内存后就可以运行。开始执行之前，操作系统执行以下步骤：

   1）读取可执行文件头，得到正文段(也称代码段）和数据段的大小；

   2）为该程序创建新的地址空间。这个地址空间要足够大，用于装入正文段和数据段内容，同时还要建立一个堆栈段。内存布局如下图所示：

  

   3）将指令和数据从可执行文件复制到新创建的地址空间中。

   4）将程序参数复制到堆栈段。

   5）初始化机器的寄存器。通常情况下，多数寄存器是清空的，但堆栈指针（寄存器）必须设置为指向堆栈段的栈顶地址。

   6）转移到起始程序段。起始程序段将程序在堆栈中的内容拷贝到寄存器中去，并且调用其中的main例程。当main例程结束时，该起始程序还要调用系统退出命令，结束整个程序的执行。