Chapter 7:Linking

概述：

在linux上，从c源码到可执行文件主要需要经历translator(compiler、assembler)生成object file,再经由linker连接成executable object file。今天来研究下linking这一步。

ELF(Executable and Locatable File):

Object file分三种：relocatable object file, executable object file, shared object file。

Object file在各种系统上的格式并不一样，在linux上则为elf。Linux上典型的relocatable object file如图：

分成sections和section header table。 主要是.text（存放已编译程序的机器代码） .data（已初始化的global variables) .symtab(symbol table)。

Linker的处理对象就是relocatable object file, 主要工作为两个：1、symbol resolution; 2、relocation。

1、symbol resolution ：

symbol分三种：

1、(without static) Global symbols that are defined by module m and can be referenced by other modules;

2、(extern) Global symbols that are referenced by module m but defined by some other other module;

3、(static) Local symbols that are defined and referenced exclusively by module m.

每个object module都有一个symbol table（即elf中.symtab)，里面记载了它所定义和引用的symbol。Symbol resolution就是将所有这些object module的引用和定义一一对应起来。

aside:如果出现multiply defined global symbols，也就是所引用的symbol在多处定义，优先选择function和有初始化的全局变量，它们称为strong symbols。如果是未初始化的多处定义，则随机选择，这自然是不好的。我们写程序时应该避免同名的情况。

2、Relocation：

Relocation分为两步，先合并section和symbol definitions并分配run-time address, 再更改那些symbol references的地址

经过一番努力，终于得到了executable object files，可以直接加载到内存中运行了。

Dynamic Linking:

前面说的static linking是在发生在编译时，而dynamic linking则是在程序载入内存后。Shared library（在Linux上一般是.so后缀，而在windows上则是DLL）就是动态加载的。

在编译时所用到的shared library中实际的数据和代码并不会被复制到可执行文件中，复制的是一些relocation and symbol table information。这些信息使得程序可在运行中动态加载所需的数据和代码。

随想：

因为以前没有接触过这种比较底层的知识，所以乍看之下信息量比较大，虽然很有趣，但脑袋也有点晕了。还是应该抓住重点，一些细节可以以后再回顾。

但是经过这番努力，对计算机系统的一些比较底层的原理有了进一步了解。毕竟他是我的好朋友，总是那么兢兢业业、诚恳忠实，对这样的朋友有更深了解总是一件令人开心的事(^_^)也能促进我们今后更好的合作嘛！