程序的加载和链接机制
来源:互联网 发布:一次性洗脸巾危害 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 16:05
链接器:对每一个程序或可重定位的目标文件的部分地址进行绑定并分配相对地址。
加载器:完成最后的重定位步骤并赋予的实际地址(逻辑地址和物理地址的绑定)
由于程序很快就变得比可用的内存大了,因此链接器提供了覆盖技术,它可以让程序员安排程序的不同部分来分享相同的内存,当程序的某一部分被其它部分调用时可以按需加载。
硬件重定位和虚拟内存的出现,每一个程序可以再次拥有整个地址空间。当计算机运行一个程序的多个实例时,程序中的某些部分在所有的运行实例中都是相同的(尤其是可执行代码),而另一些部分是各实例独有的。如果不变的部分可以从发生改变的部分中分离出来,那么操作系统就可以只使用一份不变部分的副本,节省相当可观的存储空间。编译器和汇编器可以被修改为在多个段内创建目标代码,为只读代码分配一个段,为别的可写数据分配其它段。链接器必须能够将相同类型的所有段都合并在一起,以使得被链接程序的所有代码都放置在一个地方,而所有的数据放在另一个地方。由于地址仍然是在链接时被分配的,因此和之前相比并不能延迟地址绑定的时机,但更多的工作被延迟到了链接器为所有段分配地址的时候。
程序加载:将程序从辅助存储设备(自1968年后这就意味着磁盘)拷贝到主内存中准备运行。在某些情况下,加载仅仅是将数据从磁盘拷入内存;在其他情况下,还包括分配存储空间,设置保护位或通过虚拟内存将虚拟地址映射到磁盘内存页上。
重定位:编译器和汇编器通常为每个文件创建程序地址从0开始的目标代码,但是几乎没有计算机会允许从地址0加载你的程序。如果一个程序是由多个子程序组成的,那么所有的子程序必须被加载到互不重叠的地址上。重定位就是为程序不同部分分配加载地址,调整程序中的数据和代码以反映所分配地址的过程。在很多系统中,重定位不止进行一次。对于链接器的一种普遍情景是由多个子程序来构建一个程序,并生成一个链接好的起始地址为0的输出程序,各个子程序通过重定位在大程序中确定位置。当这个程序被加载时,系统会选择一个加载地址,而链接好的程序会作为整体被重定位到加载地址。
符号解析:当通过多个子程序来构建一个程序时,子程序间的相互引用是通过符号进行的;主程序可能会调用一个名为sqrt的计算平方根例程,并且数学库中定义了sqrt例程。链接器通过标明分配给sqrt的地址在库中来解析这个符号,并通过修改目标代码使得call指令引用该地址。
重定位和符号解析的划分界线是模糊的。由于链接器已经可以解析符号的引用,一种处理代码重定位的方法就是为程序的每一部分分配一个指向基址的符号,然后将重定位地址认为是对该基址符号的引用。
链接器和加载器共有的一个重要特性就是他们都会修改目标代码,他们也许是唯一比调试程序在这方面应用更为广泛的程序。这是一个独特而强大的特性,而且细节非常依赖于机器的规格,如果做错的话就会引发令人困惑的bug。
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