Compiling_linking

//预编译
gcc -E hello.c -o hello.i 	//只进行预编译处理

//编译
gcc -S hello.i -o hello.s		//对预编译文件进行编译处理，生成相应的汇编代码文件

//汇编
gcc -c hello.s -o hello.o		//将汇编文件转化为可执行的机器码文件 
as hello.s -o hello.o				//与上命令相同效果
gcc -c hello.c -o hello.o		//也可以直接将c语言文件转化（经过预编译，编译，汇编）为目标文件（Object File）

编译器前端负责产生机器无关的中间代码

编译器后端（代码生成器，目标代码优化器等）负责将中间代码转换成目标机器代码

链接过程主要包括了地址和空间分配，符号决议（又叫符号绑定等等，决议偏向于静态，绑定偏向于动态），重定位等步骤

Object文件

object文件包括那些编译后但未链接的文件

程序源代码编译后的机器指令经常被放在代码段（.code .text）里

全局变量和局部静态变量数据经常放在数据段（.data）里

.bss段只是为未初始化的全局变量和局部静态变量预留位置而已

程序指令：代码段

程序数据：数据段和.bss段

更多的细节：

.rodata是只读数据段

.comment是注释信息段

.note.GUN-stack是栈堆提示段

__attribute__((section("FOO"))) int a = 42;//将相应的变量和函数（这里是a）放到对应的段（这里是自定义的FOO）中

ELF文件最前部是一个ELF头，里面包含了整个文件的基本属性的描述，其相关常数变量都存在/usr/include/elf.h里

ELF头中包含ELF魔数（用来确认文件的类型，魔数正确操作系统才会正确加载该文件），文件机器字节长度，数据存储方式，版本，运行平台，ABI版本，ELF重定位类型，硬件平台，硬件平台版本，入口地址，程序头入口和长度，段表的位置和长度，段的数量等

ELF魔数

前四个字节是魔数（所有ELF都必须相同的标识码）

第五个字节用来标识文件类，0x01表示是32位，0x02表示是64位的

第六个字节是字节序，规定大端小端

第七个字节是ELF文件版本，一般是1，因为ELF在1.2之后就再也没有更新了

后面的九个字节ELF标准没有定义，一般为0，平台也可对其扩展

文件类型

e_type表示文件类型，有三种ELF文件

ET_REL：1-可重定位文件，一般为.o文件，

ET_EXEC：2-可执行文件，

ET_DYN：3-共享目标文件，一般为.so文件

重定位表

类似.rel.text是针对.text的重定位表，表明该段至少有一个绝对地址的引用

链接

链接的接口——符号

在链接中，我们将变量和函数统称为符号，函数名和变量名就是符号名

每一个目标文件都有一个相应的符号表（一般是一个叫.symtab的段），每个定义的符号都有一个对应的值，叫符号值

符号表里有个符号所在段，表明该符号在段中或者不在本目标文件中

//可以使用以下代码来判断当前编译单元是不是c++代码
#ifdef __cplusplus
extern "C"{
#endif

void *memset( void*, int, size_t );
  
#ifdef __cplusplus
}
#endif

强符号和弱符号

对于c/c++来说，编译器默认函数和初始化了的全局变量为强符号，未初始化的全局变量为弱符号

规则1：强符号不允许被多次定义

规则2：强符号和弱符号均有的情况下，那么认为符号的定义为强符号

规则3：多个弱符号选择占用空间最大的那一个弱符号

链接步骤

1.空间与地址的分配

2.符号解析与重定位，重定位是核心步骤

静态链接