C 虛擬位址空間與編譯鏈結原理

1.虛擬位址空間

程序位址空間需要隔離，防止惡意的程式修改其它程式的記憶體資料，因此計算機中引入虛擬位址空間。

.text（**段）

可執行**、唯讀變數、字串常量

.data（資料段）

已初始化且初值非0的全域性變數和靜態變數（全域性和區域性）

.bss

未初始化或初始值為0的全域性變數和靜態變數。如果變數都已初始化，則bss段被清零

heap（堆）

動態申請的記憶體

共享庫程式執行時被動態載入到記憶體中使用（linux下為.so檔案，widow下為.dll檔案）

stack（棧）

程式執行時需要在這裡做資料運算，儲存臨時資料（區域性變數、區域性唯讀變數、函式引數、返回位址等），開闢函式棧等。linux下，棧是高位址往低位址開闢的。對於函式棧來說，函式執行完畢就釋放記憶體。

命令列引數

類似ps -elf 中-elf就是命令列引數，而ps是可執行程式。

環境變數

linux下的path,home等的環境變數（子程序會繼承父程序的環境變數）

zone_dma

直接訪問區，16m

zone_normal

常用區，對映頁目錄表，892m

高階記憶體區

大於1g的檔案的對映

2.編譯鏈結原理1）預編譯（生成*.i檔案）

1>將所有的「#define」刪除，並且展開所有巨集；

2>處理掉所有條件預編譯指令，如：「#if」、「#ifdef」、「#elif」、「#else」、「#endif」；

3>處理「#include」指令，這是乙個遞迴過程；

4>刪除所有的注釋「//」和「/* */」；

5>新增行號和檔名標識；

6>保留所有的#pragma編譯器指令，待編譯器使用；

2）編譯（生成*.s檔案）

把預處理完的檔案進行一系列的詞法分析，語法分析，語義分析及優化後生成相對應的彙編**檔案。

3）彙編（生成*.o檔案，也叫目標檔案）

彙編器是將彙編**轉變成機器可以執行的指令，每乙個彙編語句幾乎都對應一條機器指令。

.o檔案簡單的檔案格式布局

.bss不占用目標檔案的空間

可以看到elf header中有乙個叫做section headers的段，這個段儲存了目標檔案中每個段的詳細資訊，包括段的大小，起始偏移等等資訊。編譯器只要訪問這個段就可以知道每個段的詳細資訊。.bss雖然不佔空間但是.bss段的詳細資訊都被儲存在section headers中.

可以看到gdata3並不是存放在.bss段。這個資料存在com這個塊中,這個和c語言中的強弱符號有關

強符號：全域性的已初始化的符號 弱符號：全域性的未初始化的符號 強弱符號的選取規則：

1.兩個強符號 編譯報錯

2.乙個強符號 乙個弱符號 選擇強符號

3.兩個弱符號 根據不同編譯器處理方式不同

乙個專案可能有多個原始檔。編譯階段都是每個檔案單獨編譯的。可能在其他檔案中存在強符號，所以沒辦法在編譯期間確定具體的符號。因此將本檔案的弱符號存放在com塊，而不是.bss段。

符號解析

在每個檔案符號引用（引用外部符號）的地方找到符號的定義。這就是符號解析

先看下鏈結前生成的彙編**

這兩處分別是 0000 0000代表鏈結前編譯器給gdata給出的位址，ff ff ff fc表示鏈結前編譯器給sum函式給出的函式的入口位址。這兩個位址都是無效的位址。再看看鏈結後這兩條位址

這兩個位址變成gdata的具體虛擬位址和sum函式的相對位移偏移量。而符號重定向就是對.o檔案中.text段指令中的無效位址給出具體的虛擬位址或者相對位移偏移量。

我們來看看可執行檔案的頭部資訊

可以看到這個時候這個程式的入口位址已經給定080480a4這個就是main函式的入口位址。現在程式就可以執行了。

編譯鏈結執行原理 虛擬位址空間布局

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