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# 编译系统

以下是一个 hello.c 程序:

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello, world\n");
    return 0;
}
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7

在 Unix 系统上,由编译器把源文件转换为目标文件。

gcc -o hello hello.c
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这个过程大致如下:


  • 预处理阶段:处理以 # 开头的预处理命令;
  • 编译阶段:翻译成汇编文件;
  • 汇编阶段:将汇编文件翻译成可重定位目标文件;
  • 链接阶段:将可重定位目标文件和 printf.o 等单独预编译好的目标文件进行合并,得到最终的可执行目标文件。

# 静态链接

静态链接器以一组可重定位目标文件为输入,生成一个完全链接的可执行目标文件作为输出。链接器主要完成以下两个任务:

  • 符号解析:每个符号对应于一个函数、一个全局变量或一个静态变量,符号解析的目的是将每个符号引用与一个符号定义关联起来。
  • 重定位:链接器通过把每个符号定义与一个内存位置关联起来,然后修改所有对这些符号的引用,使得它们指向这个内存位置。

# 目标文件

  • 可执行目标文件:可以直接在内存中执行;
  • 可重定位目标文件:可与其它可重定位目标文件在链接阶段合并,创建一个可执行目标文件;
  • 共享目标文件:这是一种特殊的可重定位目标文件,可以在运行时被动态加载进内存并链接;

# 动态链接

静态库有以下两个问题:

  • 当静态库更新时那么整个程序都要重新进行链接;
  • 对于 printf 这种标准函数库,如果每个程序都要有代码,这会极大浪费资源。

共享库是为了解决静态库的这两个问题而设计的,在 Linux 系统中通常用 .so 后缀来表示,Windows 系统上它们被称为 DLL。它具有以下特点:

  • 在给定的文件系统中一个库只有一个文件,所有引用该库的可执行目标文件都共享这个文件,它不会被复制到引用它的可执行文件中;
  • 在内存中,一个共享库的 .text 节(已编译程序的机器代码)的一个副本可以被不同的正在运行的进程共享。

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