概述

链接：将多个目标文件或库文件组合在一起，生成可执行文件或共享库
可以执行于编译时、加载时、运行时，使得分离编译成为可能，由链接器自动实现
链接器：将各个模块之间的符号引用解析为实际的内存地址，生成可执行文件或共享库。

目标文件

可执行目标文件

是经过链接过程后生成的最终可执行文件，可以直接加载到内存中执行，不需要进一步链接。
包含了程序的完整机器代码、数据和其他必要的信息。

共享目标文件

是一种特殊的目标文件，包含了可供多个程序共享的代码和数据。
通常由编译器和链接器生成，并在运行时由动态链接器加载到内存中。
可以被多个进程加载和使用，节省了存储空间并提供了代码的复用性。

DLL（动态链接库）和共享库都是共享目标文件，但有以下区别：

操作系统支持：DLL主要用于Windows，共享库主要用于类Unix系统（如Linux、MacOS等），在Linux中用.so后缀
文件格式：DLL采用PE（Portable Executable）文件格式，而共享库采用ELF（Executable and Linkable Format）文件格式。
符号解析：DLL使用的是"stdcall"或"cdecl"的调用约定，而共享库一般使用标准的C调用约定。
运行时链接：DLL在程序运行时动态链接到内存中，而共享库可以在程序加载时静态链接，也可以在运行时动态链接。

可重定位目标文件

是编译器生成的中间文件，包含了已编译的源代码的机器代码和相关的符号信息，还没有进行最终的链接和加载操作，可以被进一步链接成可执行文件或共享目标文件。
主要用于静态链接，通过链接器将多个目标文件合并成一个可执行文件。

ELF（Executable and Linkable Format）可重定位目标文件是一种常见的二进制文件格式，用于存储编译后的可执行程序的中间结果。

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ELF文件头（ELF Header）：包含了关于ELF文件的基本信息，如文件类型、目标体系结构、入口点地址等。

节头部表：包含了每个节的描述信息

.text节：已编译程序的可执行代码，通常是只读的

.rodata节：只读数据

.data节：已初始化的全局和静态变量的数据。局部变量保存在栈中

.bss节：未初始化的全局和静态变量的数据，这些变量在目标文件中不占据磁盘空间、在程序运行时会被初始化为零。

.symtab节：符号表，存储了程序中定义和引用的各种符号（如函数、变量）的信息。与编译器中的符号表不同，它不包含局部变量的条目

.rel.text节和.rel.data节：代码和数据的重定位信息，任何调用外部函数或引用全局变量的指令都需要修改

debug节：调试符号表，存储了调试信息，包括源代码行号、变量名和类型信息等。

line节：C程序的行号与.text中机器指令之间的映射

strtab节：字符串表，存储了ELF文件中使用的字符串，包括symtab和debug的符号表、节头部表

符号

三种符号

由模块m定义并能被其他模块引用的全局符号
外部符号：由其他模块定义并被模块m引用的全局符号
局部符号 ：只被模块m定义和引用

符号表

管理符号信息

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Value：对于可重定位模块，是位置偏移；对于可执行目标文件，是绝对地址

三个伪节：
- ABS（Absolute Symbol）：代表了已知的固定地址，代表一个绝对地址的符号，它的地址在链接时已经确定，不需要进行重定位。ABS符号通常用于表示具有固定地址的全局变量或常量。

- UNDEF（Undefined Symbol）：代表了需要在链接时解析的未定义符号，即在当前模块中引用的符号，但其定义在其他模块中。

- COMMON：用于处理多个模块中的共享变量，用于表示在多个模块中定义的全局变量，但每个模块中的变量大小可能不同。在链接时会被合并，分配合适的内存空间，以保证各个模块中对该变量的引用都指向同一个地址。

静态链接

符号解析

解决模块之间的符号引用。将符号的引用与符号的定义进行匹配，以确定符号在内存中的地址。

强符号：函数、已初始化的全局变量
弱符号：未初始化的全局变量

规则

不许多个同名的强符号
一强多弱，则选强
多弱，则任选一个

若x是强int、弱double，则可能挤占下一个变量的地址

符号重定位

将目标文件中的未定义符号与其他目标文件或库文件中的定义符号进行关联。

重定位

将每个符号定义和一个内存位置关联。
合并相同类型的节，并赋予内存地址；修改对符号的引用，使之指向正确的运行时地址

符号重定位解决了符号引用的关联问题，重定位解决了代码和数据的位置调整问题

重定位条目：告诉链接器在将目标文件合并成可执行文件时如果修改引用

在这里插入图片描述

//重定位使用PC相对地址的引用
if(r.type==R_x86_64_PC32）
    refaddr = ADDR(s) + r.offset；//ref's run-time address 
    *refptr = (unsigned)(ADDR(r.symbol)+ r.addend - refaddr);
//重定位使用绝对地址的引用
if (r.type==R_x86_64_32）
    *refptr = (unsigned)(ADDR(r.symbol)+ r.addend);