CSAPP 7 连接

Posted on In Disqus: Word count in article: 1.3k Reading time ≈ 1 mins.

CSAPP 7 连接，Linking

连接是将程序的不同部分（指令和数据）组合成一个二进制文件，该文件可以被读入内存并被CPU执行。连接可以发生在编译时，即程序从源代码转换成机器码的过程中（Static Linking）；也可以发生在装载阶段，即程序被读入内存的阶段（Dynamic Linking）；甚至可以在运行时，即程序已经被读入内存且已经开始执行的时候。

连接器操作的对象被称为目标文件：Relocatable object file, Executable object file, Shared object file。

目标文件的格式是约定俗成的，最常见的是ELF, Executable and Linkable Format。

在C语言中，static 关键字通常用来隐藏变量或者函数。

Practice Problem 7.1

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
extern int buf[];

int *bufp0 = &buf[0];
int *bufp1;

void swap() 
{
    int temp;

    bufp1 = &buf[1];
    temp = *bufp0;
    *bufp0 = *bufp1;
    *bufp1 = temp;
}
Symbol .symtab? Symbol type Module defined Section
buf yes extern main.o .data
bufp0 yes global swap.o .data
bufp1 yes global swap.o .bss
swap yes global swap.0 .text
temp no - - -

buf由于有extern关键字，内存分配实在调用文件中完成的，而temp是局部变量，是运行时栈分配。

连接器在处理多个静态库文件的时候，即symbol resolve stage，是从左向右扫描进行归档。

连接的步骤：

  • Symbole Resolution
  • Relocation

程序连接完成后，就可以被系统从硬盘读入内存了，并且系统找到程序的“入口”指令并开始执行。每一个程序开始执行后，都有如下虚拟内存配置：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
--------------    <- high addres
Kernel Memory
--------------
User Stack
--------------    <- %esp (stack pointer)
|
| ( grow )
|
|
-------------
Share lib
-------------

^
|
|
-------------    <- brk
Runtime Heap
by `malloc`
-------------
R/W segment
(.data, .bss)
-------------
RO segment
(.init, .text)
-------------    <- 0x08048000

-------------    <- 0x0

Practice Problem 7.5

  • 为什么每一个C程序都需要一个main函数？
  • 为什么当main函数没有调用return或者exit，程序也会自然结束？

main函数的程序被载入内存后的执行入口。_exit 都会被调用，然后把执行权交还给OS。

Runtime动态连接