2025-11-09
7.1 编译器驱动程序
编译的过程：
main.c- 预处理器 ->
main.in - 编译器 ->
main.s（汇编语言） - 汇编器 ->
main.o（可重定位目标文件） - 然后链接器将若干个
.o组合起来生成可执行文件
7.2 静态链接
static linker 需要完成 symbol resolution & relocation.
7.3 目标文件
目标文件有三种：可重定位目标文件，可执行目标文件，共享目标文件
7.4 可重定位目标文件
- ELF 头：字的大小&字节顺序 - ELF头大小&文件类型&机器类型&节头部表得到偏移答案小数量，等.
- .text：编译后的机器代码.
- .rodata：只读数据.
- .data：已初始化的全局&static 变量.
- .bss：未初始化的static 变量，初始化为0的全局/static变量，不在ELF占据空间.
- .symtab：符号表，存放定义的函数&全局变量的信息.
- .rel.text：链接器需要修改的 text 部分的位置列表.
- .rel.data：链接器需要修改的 data 部分的位置列表.
- .debug：调试用的符号表.
- .line：调试用的行号/指令的映射.
- .strtab：字符串表，包含 symtab/debug 中的符号表和节头部的节名字.
- 节头部表：不同节的位置和大小.
7.5 symtab
每个符号被分配到目标文件的某个节，有三个特殊的伪节. 这个意思是在符号表中，正常的东西会直接标记其所属节里面；但是伪节的话就只会在这里写上是 ABS/UND/COM.
可执行目标文件没有这样的伪节.
ABS：不该被重定向的符号（代表一个绝对的常量值）
UNDEF：未定义的符号（例如 printf）
COMMMON：未初始化的全局变量（弱符号）
7.6 符号解析
多重定义的全局符号
强符号：函数&已初始化的全局变量，为强符号.
弱符号：未初始化的全局变量.
规则：
- 不允许多个重名的强符号
- 一个强符号 vs 多个弱符号重名，选择弱符号
- 多个若符号重名，任选一个弱符号
其实本质就是 data/text/bss 不能重，并且优先这三者，com 相同直接合并就好了.
与静态库链接
静态库：相关的函数被编译为独立的目标模块，封装成一个静态库文件，然后链接器只需要复制程序引用的目标模块.
使用静态库解析引用
编译的时候从左到右读命令行输入文件，遇到未解析符号就记录下来，然后每个文件查看有没有可以解决的未解析符号.
所以需要保证被引用的放在引用的的右侧.
7.7 重定向
重定位由两步组成：重定位节&符号定义，以及重定位节中的符号引用.
重定位条目
生成一个目标文件的时候，由于不知道最终数据&代码放在什么位置所以需要生成重定位条目（.rel）. 格式上，需要包含 offset（那个元素的节偏移），type（重定位类型），symbol（被修改引用指向的符号），addend（对最终得到的值的一个偏移）
书上讲的两种 type：R_X86_64_PC32，32 位 PC
相对引用（跑的时候需要加上 +PC）；R_X86_64_32，32
位绝对引用.
重定位符号引用
对于节 \(s\)
中的符号引用，无论如何都需要算出 refptr = s + offset
表示那个需要修改的符号引用的地址
PC 相对引用：
先计算出引用的运行时 PC：
refaddr = ADDR(s) + r.offset然后计算相对地址：
*refptr = ADDR(r.symbol) + r.addend - refaddr
绝对引用：
*refptr = ADDR(r.symbol) + r.addend
7.8 可执行目标文件
可执行目标文件没有 .rel 的节，并且有个段头部表将节映射到运行时内存段，.init 表示初始化代码.
只有 bss 前的那些会被写到内存.
程序头部表将可执行文件的连续的 chunk 映射到连续的内存段，有 read-only segment 和 read-write data segment. 读写段指 .data 和 .bss，read-only 则是之前的内容.
7.9 加载可执行文件
内存 \(2^{48}\) 往上的部分为内核内存，对用户不可见.
往下的部分和之前说的都是一样的. 从上往下是栈，然后中间某个地方往上是共享库的内存映射区域. 然后下面的从下往上就是 init, text, rodata；然后是 read-write 段的 data 和 bss，然后再是运行时的堆（malloc 创建）
7.10 动态链接
共享库可以被不同的正在运行的进程共享. 是在敲下 ./
的时候进行链接的.
run-time linking：需要用 dlopen 这样的东西.
用的时候需要用 dlsym.
动态链接能够节省空间，并且共享库已经在 memory 和 cache 中了. 不过还是需要多存一些表，但是总之还是更节省空间.
7.13 插桩
eg 对malloc检测.
编译时插桩：
写一个
malloc.h，在mymalloc.c中定义一个mymalloc，然后在malloc.h中#define mmalloc mymalloc
链接时插桩：
在
mymalloc.c中定义__wrap_malloc，然后其中真正的malloc直接调用__real_malloc. 使用-Wl,--wrap,malloc就可以直接插桩.
运行时插桩：
创建一个共享库，然后塞到 LD_PRELOAD. 此时这个共享库中
mymalloc.c就需要用dlopen/dlsym来调用真正的malloc.