记录学习的过程，好记性不如烂笔头———20221003

程序编译与链接

特点：

• 不是“一步到位”“一气呵成”，而是环环相扣
• 分为
  
  预编译、编译、汇编、链接
  
  阶段
• 每个阶段调用不同的工具去完成
• 上一编译阶段的输出作为下一编译阶段的输入

过程：

• 
  预处理：
  
  源文件.c ->处理后的源文件.i
• 
  编译：
  
  源文件.i->汇编文件.s
• 
  汇编：
  
  汇编文件.s->目标文件.o
• 
  链接：
  
  可重定位的目标文件.o->可执行目标文件(elf)

思考：

为什么不直接生成可执行文件？

• gnu的思想，一个工具只干一件事
• 计算机工业思维：标准接口+分层
  • 
    简化编译器的工作，提高复用性
    
  • 
    适配更多的平台、cpu架构、指令集
    

目标文件类型：

• 可重定位目标文件（relocatable files），编译生成的文件，可被链接成可执行文件
  
  
  eg: linux下 .o 文件
  
  
• 可执行目标文件（executable files），可以直接执行的程序，典型的ELF文件格式
  
  
  eg: linux 下的/bin/bash文件
  
  
• 可被共享目标文件（shared object file），动态链接文件，可以和其他的可重定位文件和共享目标文件一起链接，生成新的目标文件
  
  
  eg: linux下的 .so 文件
  
  
• 
  核心转存文件（core dump file），进程信息存储文件，当进程意外终止时，系统将该进程的地址空间以及终止时的一些信息存储到该文件
  
  
  
  eg: liunx下的 core dump 文件
  
  

注：

gcc 新版本的默认配置会导致编译后直接就是共享目标文件，需要谈到PIE（position-independent-executable），这是linux程序的一种保护机制，是gcc 的一个功能选项，目的是为了让程序在任意地址装载，减少系统攻击风险，如果需要生成 executable file 直接在编译的时候加上-no-pie参数即可

可执行文件结构

文件构成：

• 由 section 组成，由 section header table 描述的一系列 section 集合
• 查看节头表
  
  $ readelf -S main.o
  
• .text 可执行指令代码
• .data 初始化的全局变量和静态局部变量
• .bss 未初始化的全局变量
• .rodata 字符串、常量及printf打印的字符串常量等

描述信息：

• 
  ELF header 描述文件类型，运行的处理器平台等信息
  
• program header table 描述一个文件中有哪些段 segment，一个段通常由几个section组成，段是加载器使用的
• section header table 描述文件中有哪些 section，section 是给链接器使用的
• .strtab 字符串表，存放函数名，变量名，用于调试、反汇编
• .symtab 符号表，存放符号地址等

例子分析：

readelf -h main.o 查看 ELF header 【可重定位目标文件】

readelf -S main.o 查看 section 【可重定位目标文件】

readelf -h a.out 查看 ELF header 【可执行文件】

readelf -S a.out 查看 section 【可执行文件】

readelf -h libmath.a 查看 ELF header

readelf -h libmath.so 查看 ELF header  【可被共享目标文件】