程序链接的分段过程主要涉及以下几个步骤:
确定符号引用关系
链接器需要确定程序中各个符号(函数、变量等)的引用关系,包括哪些符号是定义的,哪些是引用的。这通常通过符号表来实现,符号表记录了每个符号的名称、类型、存储位置等信息。
合并相关.o文件
链接器将多个编译生成的目标文件(.o文件)合并成一个可执行文件。在这个过程中,链接器会解决目标文件之间的符号引用关系,并将它们安排在同一个地址空间内。这一步骤有助于实现模块化,使得程序更易于维护和更新。
确定每个符号的地址
链接器会为每个符号分配一个虚拟地址。这个地址是在程序加载到内存中时使用的,因此需要确保地址空间中没有冲突。地址分配通常从低地址开始,并遵循一定的地址分配策略。
在指令中填入新的地址
最后,链接器会修改目标文件中的指令,将符号引用替换为实际的地址。这样,当程序被加载到内存中时,它就可以通过这些地址找到相应的代码和数据段。
在C和C++程序中,主要的段包括:
代码段(.code或.text段):包含程序的机器指令。
数据段(.data段):包含已经初始化的全局变量和局部静态变量。
BSS段(.bss段):包含未初始化的全局变量和局部静态变量,这些变量在程序启动时会被初始化为零。
通过这些步骤和段的组织,链接器能够将编译后的目标文件组合成一个完整的可执行程序,使其能够在内存中正确运行。