链接（Linking）

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链接器使得分离编译成为可能。接下来让我们对链接器有一个更加清楚的认识吧。

intro

举个例子：

为什么需要link呢？

1、模块化：代码可以写成好几个而不是写在一个源文件里面。
2、高性能：可以分离编译，改变一个文件，只需要对改变的文件进行重新编译。

在这里有个特别要说明的就是链接库。有的库是静态链接，整个库都放进了代码里面跑；还有一个是动态链接，在运行时把需要的代码加在进去。

linker主要做了哪些工作呢？

1、进行符号的确认：在源码中有符号定义，比如函数定义；也有函数索引。链接器就是把每个变量索引与唯一的一个变量定义进行关联（全局变量和函数调用）。所以就有了符号表。
2、relocate，重定位。将不同的部分链接成一个部分。把每个变量和函数的位置确定。

目标文件

1、.o 文件。可重定位文件，包含二进制代码和数据、编译时和其它可重定位目标文件合并起来，创建可执行目标文件。

2、 .out 文件。可执行文件，直接放进去内存中执行。

3、.so 文件。共享目标文件，动态链接库，在windows下就叫做dll。在加载或者是在运行的时候进行链接。

以上都是ELF（executable and linkable format）。

ELF

ELF各个格式的介绍：

Symbol Link

链接器变量

链接器会链接的变量：这里的local symbol不是局部变量（局部变量在占栈中），而是定义成static的变量。

Symbol Resolution

现在看一个例子，看其中的symbol是怎么定义和ref的。

Local Symbol

对于局部的static类型的变量，存储在.data的结构中。

有多个定义的时候，引用的来源就看强弱了。

Linker Symbol Rule

使用上面的gcc命令，如果在文件中一引用有多个weak，那么就会报错。

Linker的小测试：

对于全局变量：

Relocation

链接之后：

load ELF：

Packaging Lib

链接一些常用的库一般有两种方法：

以上这两种就是静态链接和动态链接。

static libaries

.a file。
举一个例子：

只调用一个函数，整个文件都要进行编译。

链接器算法：

Dynamic lib

static lib的缺点：

所以共享库被提出，用这种库可以动态地把数据和代码加载进去。
.so file。

第一次链接并没有把需要的库load进去，只是做了标记。第二次在运行的时候才会引用已经在内存中的共享库了。

下面看一个动态分配的例子：

lib interpositioning

可以用来debug、安全、内存泄漏等等。

举一个例子：

link interpositioning没看懂，以后再说。

The image from this blog is from CMU 15213， linking