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Linux下的lds链接脚本简介（四）

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07/22
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十一、 表达式
lds中表达式的文法与C语言的表达式文法一致，表达式的值都是整型，如果ld的运行主机和生成文件的目标机都是32位，则表达式是32位数据，否则是64位数据。
以下是一些常用的表达式：
_fourk_1 = 4K; /* K、M单位 */
_fourk_2 = 4096; /* 整数 */
_fourk_3 = 0×1000; /* 16 进位 */
_fourk_4 = 01000; /* 8 进位 */
注意：1K=1024 1M=1024*1024
11.1、符号名
没有被引号”"包围的符号，以字母、下划线或’.'开头，可包含字母、下划线、’.'和’-'。当符号名被引号包围时，符号名可以与关键字相同。如，
“SECTION”=9;
“with a space” = “also with a space” + 10;
11.2、定位符号’.'
只在SECTIONS命令内有效，代表一个程序地址空间内的地址。
注意：在连接时，当定位符用在SECTIONS命令的输出section描述内时，它代表的是该section的当前**偏移**，而不是程序地址空间的绝对地址。当然当程序载入后，符号最后的地址还是程序地址空间的绝对地址。
示例11.2_1：
SECTIONS
{
output :
{
file1(.text)
. = . + 1000;
file2(.text)
. += 1000;
file3(.text)
} = 0×1234;
}
其中由于对定位符的赋值而产生的空隙由0×1234填充。其他的内容应该容易理解吧。
示例11.2_2：
SECTIONS
{
. = 0×100
.text: {
*(.text)
. = 0×200
}
. = 0×500
.data: {
*(.data)
. += 0×600
}
} 
.text section在程序地址空间的开始位置是0x100
示例11.2_3
文件src\a.c
#include <stdio.h>
int a = 100;
int b=0;
int c=0;
int d=1;
int main()
{
printf( "&a=%p\n", &a );
printf( "&b=%p\n", &b );
printf( "&c=%p\n", &c );
printf( "&d=%p\n", &d );
return 0;
}
文件lds\a.lds
a = 10; /* 全局位置 */
SECTIONS
{
b = 11;
.text :
{
*(.text)
c = .; /* section描述内 */
. = ;
d = .;
}
_bdata = (. + 3) & ~ 4; /* SECTIONS命令内 */
.data : { *(.data) }
}
在没有使用a.lds情况下编译
gcc -Wall -o a-without-lds.exe ./src/a.c
运行./a-without-lds.exe
结果：
&a=0x601020
&b=0x601038
&c=0x60103c
&d=0x601024
在使用a.lds情况下编译
gcc -Wall -o a-with-lds.exe ./src/a.c ./lds/a.lds
运行./a-with-lds.exe
结果：
&a=0xa
&b=0xb
&c=0x400638
&d=0x402b20
10.3、表达式的操作符
在lds中，表达式的操作符与C语言一致。
优先级 结合顺序 操作符
 left ! – ~ (1)
 left * / %
 left + -
 left >>  =
 left &
 left |
 left &&
 left ||
 right ? :
 right &= += -= *= /= (2)
(1)表示前缀符，(2)表示赋值符。
10.4、表达式的计算
连接器延迟计算大部分表达式的值。
但是，对待与连接过程紧密相关的表达式，连接器会立即计算表达式，如果不能计算则报错。比如，对于section的VMA地址、内存区域块的开始地址和大小，与其相关的表达式应该立即被计算。
例子，
SECTIONS
{
.text 9+this_isnt_constant :
{ *(.text) }
}
这个例子中，9+this_isnt_constant表达式的值用于设置.text section的VMA地址，因此需要立即运算，但是由于this_isnt_constant变量的值不确定，所以此时连接器无法确立表达式的值，此时连接器会报错。
10.5、相对值与绝对值
在输出section描述内的表达式，连接器取其相对值，相对与该section的开始位置的偏移
在SECTIONS命令内且非输出section描述内的表达式，连接器取其绝对值
通过ABSOLUTE关键字可以将相对值转化成绝对值，即在原来值的基础上加上表达式所在section的VMA值。
示例
SECTIONS
{
.data : { *(.data) ;_edata = ABSOLUTE(.);
}
}
该例子中，_edata符号的值是.data section的末尾位置(绝对值，在程序地址空间内)。
10.6、内建函数
lds中有以下一些内建函数：
ABSOLUTE(EXP) ：转换成绝对值
ADDR(SECTION) ：返回某section的VMA值。
ALIGN(EXP) ：返回定位符’.'的按照EXP进行对齐后的修调值，对齐后的修调值算法为：(. + EXP – 1) & ~(EXP
– 1)。
BLOCK(EXP) ：如同ALIGN(EXP)，为了向前兼容。
DEFINED(SYMBOL) ：如果符号SYMBOL在全局符号表内，且被定义了，那么返回1，否则返回0。
示例：
SECTIONS { …
.text : {
begin = DEFINED(begin)
? begin : . ;
…
}
…
}
LOADADDR(SECTION) ：返回三SECTION的LMA
MAX(EXP1,EXP2) ：返回大者
MIN(EXP1,EXP2) ：返回小者
NEXT(EXP) ：返回下一个能被使用的地址，该地址是EXP的倍数，类似于ALIGN(EXP)。除非使用了MEMORY命令定义了一些非连续的内存块，否则NEXT(EXP)与ALIGH(EXP)一定相同。
SIZEOF(SECTION) ：返回SECTION的大小。当SECTION没有被分配时，即此时SECTION的大小还不能确定时，连接器会报错。
SIZEOF_HEADERS ：返回输出文件头部的字节数。这些信息出现在输出文件的开始处。当设置第一个段的开始地址时，你可以使用这个数字。如果你选择了加速分页，当产生一个ELF输出文件时，如果链接器脚本使用SIZEOF_HEADERS内建函数，连接器必须在它
算出所有段地址和长度之前计算程序头部的数值。如果连接器后来发现它需要附加程序头，它将报告一个“not enough room for 
program headers”错误。为了避免这样的错误，你必须避免使用SIZEOF_HEADERS函数，或者你必须修改你的连接器脚本去避免强制
连接器去使用附加程序头，或者你必须使用PHDRS命令去定义你自己的程序头
十二、 暗含的连接脚本
输入文件可以是目标文件，也可以是连接脚本，此时的连接脚本被称为 暗含的连接脚本
如果连接器不认识某个输入文件，那么该文件被当作连接脚本被解析。更进一步，如果发现它的格式又不是连接脚本的格式，那么连接器报错。
一个暗含的连接脚本不会替换默认的连接脚本，仅仅是增加新的连接而已。
一般来说，暗含的连接脚本符号分配命令，或INPUT、GROUP、VERSION命令。
在连接命令行中，每个输入文件的顺序都被固定好了，暗含的连接脚本在连接命令行内占住一个位置，这个位置决定了由该连接脚本指定的输入文件在连接过程中的顺序。
典型的暗含的连接脚本是libc.so文件，在GNU/linux内一般存在/usr/lib目录下。