静态链接1

编译器的工作

完整的程序编译包含以下流程

1 2	预编译 - 编译 - 汇编 - 链接

预编译

主要就是一些宏展开, 预处理条件处理、删除注释、保存文件名及行号

1 2	gcc -E file.c -o file.i

生成的file.i也是一个可读的文本文件，具体可以查看里面的内容

编译

对代码进行词法分析、语法分析、语义分析以及优化后产生对应的汇编代码

1 2	gcc -S file.i -o file.s

file.s为编译后的汇编代码

汇编

这一步是把汇编代码转为机器指令

1	gcc -c file.s -o a.o

a.o为目标文件

链接

目标文件只有单个文件的内容，单个文件可能引用外部文件的变量或者函数，通过链接把多个文件的内容整合起来，最终输出可执行的文件。

1	ld -static a.o b.o -o a.out

一个文件修改后，需要重新链接才能生效。

链接主要涉及了地址和空间的分配、符号决议和符号的重定位等流程。

目标文件的格式

要把多个文件链接成一个独立的文件，中间少不了约定统一的文件格式，才能通过解析文件进行处理。

Linux下的目标文件格式主要是ELF格式，包含可执行文件、目标文件、静态库、动态库都是用的一样的格式。

我们可以通过file命令查看文件的类型

1 2	Keep:programmer-up keep$ file a // mac下的显示， linux也差不多吧 a: Mach-O 64-bit object x86_64

mac的可执行文件与linux还是有差别的， mac下是mach-o的格式(苹果自家的格式)，这里不细讲了。

文件头

目标文件中包含机器码、数据、调试符号信息、字符串等信息，文件按信息的属性存放，分为不同的Section，每个section都是一个定长的区域，可以通过一个段表的section查询各个段的信息，段表的信息又可以在一个成为文件头的地方查找到。文件头是在文件开始区域的一段固定长度的区域，里面描述了文件的基本信息。

文件头的信息可以通过命令查看

1 2	readelf -h filename

通过objdump命令可以查看文件包含的各个段

Keep:programmer-up keep$ objdump -h a

a:      file format Mach-O 64-bit x86-64

Sections:
Idx Name          Size      Address          Type
  0 __text        00000035 0000000000000000 TEXT 
  1 __compact_unwind 00000020 0000000000000038 DATA 
  2 __eh_frame    00000040 0000000000000058 DATA

由于我是在mac电脑上查看的，会和在linux上显示的不一样，不过基本的信息是一样的

使用size可以查看到代码段、bss段、数据段的大小。

段

可以通过objdump、readelf查看文件的内容，具体的请查看命令行对应的选项。

主要的段：

代码段：存放代码指令的
数据段：存放初始化后的全局变量、静态变量
只读数据段：存放只读变量、字符串常量
bss段：存放未初始化的全局变量和局部静态变量
字符串表：存储段名称、变量名称、函数名称的字符串表
符号表：符号与地址的信息映射表

还可以自定义段，把变量或者函数放到指定的段中

1 2	int a __attribute__((section("custom")));

其它

extern “C”

由于符号的不一致性，但又希望C可以被C++代码引用，一般把C语言的代码通过 extern “C”包含起来，这样编译处理的符号还是C语言格式的。

#ifdef __cplusplus
extern "C" int func(int);

extern "C" {
#endif
// c statement
#ifdef __cplusplus
};
#endif

强符号与弱符号

__attribute__(weak)

不允许出现多个同名的强符号定义
既存在强符号、又存在弱符号，链接时选择强符号
所有定义都是弱符号，则选择占用空间最大的那个符号

可以用来做插件，内容声明为弱符号，外部声明为强符号，当外部实现了功能，则使用外部的功能。

之前的博客写过遇到过一个关于弱符号的问题点击查看

调试信息

编译时，添加 -g选项，则会往目标文件写入调试的信息。ELF采用一种DWARF的调试信息格式。一般调试信息会占用挺大的空间的，对空间敏感的场景下可以通过strip删掉目标文件中调试相关的段，减小文件的大小。这样的目标文件不会影响代码的正常运行，但是不好进行gdb调试了。

1	strip filename

行动，才不会被动!

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IT攻城狮小明

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