计算机操作系统——链接

Table of Contents

 

编译系统

静态链接

目标文件

动态链接

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编译系统

如下所示的C程序：

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello, world\n");
    return 0;
}

 在Unix系统上，由编译器把源文件转换为目标文件。

gcc -o hello hello.c

 这个过程大致如下：

•  预处理阶段：处理以#开头的预处理文件；
• 编译阶段：翻译成汇编文件；
• 汇编阶段：将汇编文件翻译成可重定位目标文件；
• 链接阶段：将可重定位目标文件和printf.o等单独编译好的目标文件进行合并，得到最终的可执行目标文件

静态链接

静态链接器以一组可重定位目标文件为输入，生成一个完全链接的可执行目标文件作为输出。链接器主要完成以下两个任务：

• 符号解析：每个符号对应于一个函数、一个全局变量或一个静态变量，符号解析的目的是将每个符号引用与一个符号定义关联起来。
• 重定位：链接器通过把每个符号定义与一个内存位置关联起来，然后修改所有对这些符号的引用，使得它们指向这个内存位置。

目标文件

• 可执行目标文件：可以直接在内存中执行；
• 可重定位目标文件：可与其它可重定位目标文件在链接阶段合并，创建一个可执行目标文件；
• 共享目标文件：这是一种特殊的可重定位目标文件，可以在运行时被动态加载进内存并连接。

动态链接

静态库有如下两个问题：

• 当静态库更新时那么整个程序都要重新进行链接；
• 对于printf这种标准函数库，如果每个程序都要有代码，这回极大浪费资源。

共享库是为了解决静态库的这两个问题而设计的，在Linux系统中通常用.so后缀来表示，Windows系统上它们被称为DLL。它具有以下特点：

• 在给定的文件系统中一个库只有一个文件，所有引用该库的可执行目标文件都共享这个文件，它不会复制到引用它的可执行文件中；
• 在内存中，一个共享库的.text节（已编译程序的机器代码）的一个副本可以被不同的正在运行的进程共享。