Linux[鏈接]: 靜態(tài)鏈接,動(dòng)態(tài)鏈接及l(fā)inux內(nèi)存布局
一. 目標(biāo)文件
1.1 目標(biāo)文件概述
現(xiàn)在PC平臺(tái)流行的可執(zhí)行文件格式，主要是Windows下的PE（Portable Executable）和Linux的ELF（Executable Linkable Format）航厚，它們都是COFF（Common file format）格式的變種。
目標(biāo)文件就是源代碼編譯后但未進(jìn)行鏈接的那些中間文件（Windows的.obj和Linux的.o）祝蝠，它跟可執(zhí)行文件的內(nèi)容與結(jié)構(gòu)很相似灶平，所以一般跟可執(zhí)行文件格式采用一種格式存儲(chǔ)振定。
動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（Windows的.dll和Linux的.so）及靜態(tài)鏈接庫(kù)（Windows的.lib和Linux的.a）文件都按照可執(zhí)行文件格式存儲(chǔ)
目標(biāo)文件中包含編譯后生成的機(jī)器指令代碼,數(shù)據(jù),還有包括鏈接需要的信息,如符號(hào)表,調(diào)試信息,字符串.
1.2 目標(biāo)文件中的重點(diǎn)Section:
（1）代碼段（.text）
程序源代碼編譯后的機(jī)器指令
（2）數(shù)據(jù)段（.data）
已初始化了的全局變量和局部靜態(tài)變量數(shù)據(jù)
（3）.bss段（.bss）
未初始化的全局變量和局部靜態(tài)變量,
未初始化的全局變量和局部靜態(tài)變量默認(rèn)值都為0堤结，本來(lái)也可以被放在.data段唆迁，但是在目標(biāo)文件中為它們分配空間是沒(méi)有必要的。因此竞穷，統(tǒng)一放到.bss段唐责，.bss段大小為0，不出現(xiàn)在目標(biāo)文件中瘾带。
（4）.rodata段存放的是只讀數(shù)據(jù)鼠哥，一般是程序里面的只讀變量和字符串常量。
ps:
bss段不占據(jù)磁盤空間的理解:https://blog.csdn.net/move_now/article/details/69307890
關(guān)于BSS段的大小:https://blog.csdn.net/fivedoumi/article/details/53085440
從編寫源代碼到程序在內(nèi)存中運(yùn)行的全過(guò)程解析 :https://blog.csdn.net/kang___xi/article/details/79571137
二.靜態(tài)鏈接: 將.o目標(biāo)文件鏈接成可執(zhí)行文件
2.1 靜態(tài)鏈接的原理
靜態(tài)庫(kù)可以簡(jiǎn)單的看成一組目標(biāo)文件的集合
靜態(tài)鏈接如果program A和 program B都使用到c.o,需要各自鏈接c.o至各自的可執(zhí)行文件中,
2.2 靜態(tài)鏈接的特點(diǎn)
缺點(diǎn):比較浪費(fèi)空間,另外更新困難.
優(yōu)點(diǎn): 編譯時(shí)鏈接,啟動(dòng)性能相對(duì)較好.
三.動(dòng)態(tài)鏈接: 運(yùn)行時(shí)加載動(dòng)態(tài)so庫(kù)至程序映像中
3.1 原理
動(dòng)態(tài)鏈接基本思想把程序按照模塊拆分成各個(gè)相對(duì)獨(dú)立部分看政，在程序運(yùn)行時(shí)才將它們鏈接在一起形成一個(gè)完整的程序.
3.2 舉個(gè)例子:
假設(shè)現(xiàn)在有兩個(gè)程序program1.o和program2.o朴恳，這兩者共用同一個(gè)庫(kù)lib.o,假設(shè)首先運(yùn)行程序program1，系統(tǒng)首先加載program1.o帽衙，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)program1.o中用到了lib.o菜皂，即program1.o依賴于lib.o，那么系統(tǒng)接著加載lib.o厉萝，如果program1.o和lib.o還依賴于其他目標(biāo)文件，則依次全部加載到內(nèi)存中榨崩。當(dāng)program2運(yùn)行時(shí)谴垫，同樣的加載program2.o，然后發(fā)現(xiàn)program2.o依賴于lib.o母蛛，但是此時(shí)lib.o已經(jīng)存在于內(nèi)存中翩剪，這個(gè)時(shí)候就不再進(jìn)行重新加載，而是將內(nèi)存中已經(jīng)存在的lib.o映射到program2的虛擬地址空間中彩郊，從而進(jìn)行鏈接（這個(gè)鏈接過(guò)程和靜態(tài)鏈接類似）形成可執(zhí)行程序前弯。
3.3 特點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn): 節(jié)省空間,更新方便
缺點(diǎn): 運(yùn)行時(shí)準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是裝載時(shí)鏈接,影響啟動(dòng)性能
3.4 了解 PLT/GOT:
深入了解GOT,PLT和動(dòng)態(tài)鏈接:https://www.cnblogs.com/pannengzhi/p/2018-04-09-about-got-plt.html
延遲鏈接意味著動(dòng)態(tài)鏈接器不會(huì)在程序加載時(shí)解析每一個(gè)函數(shù),而是在調(diào)用時(shí)通過(guò).plt 和.got.plt 節(jié)(分別對(duì)應(yīng)各自的過(guò)程鏈接表和全局偏移表)來(lái)對(duì)函數(shù)進(jìn)行解析蚪缀。
紅色為第一次函數(shù)調(diào)用的順序，藍(lán)色為后續(xù)函數(shù)調(diào)用的順序（第1步都要執(zhí)行）
GOT在數(shù)據(jù)段,PLT在代碼段
重要的概念: 地址無(wú)關(guān),PIC
四. Linux進(jìn)程內(nèi)存布局
Anatomy of a Program in Memory : https://manybutfinite.com/post/anatomy-of-a-program-in-memory/
- 棧: 存放局部變量恕出、函數(shù)參數(shù),用于維護(hù)函數(shù)調(diào)用上下文,離開棧函數(shù)調(diào)用就沒(méi)法實(shí)現(xiàn).經(jīng)典操作系統(tǒng)棧通常在用戶空間的最高地址處分配,棧向低地址增長(zhǎng).
- 堆: 用于容納應(yīng)用程序動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存區(qū)域,如malloc或new分配的內(nèi)存來(lái)自于堆.經(jīng)典操作系統(tǒng)堆通常存在與棧的下方(低地址方向),堆向高地址增長(zhǎng).
- 可執(zhí)行文件映像:
- .bss段: 未初始化全局變量询枚，未初始化全局靜態(tài)變量
- .data 數(shù)據(jù)段: 已初始化全局變量、已初始化全局靜態(tài)變量浙巫、局部靜態(tài)變量金蜀、常量數(shù)據(jù)
- .text 代碼段: 可執(zhí)行代碼、字符串常量
- 保留區(qū):在內(nèi)存中多處受到保護(hù)而禁止訪問(wèn)的內(nèi)存區(qū)域總稱.
一些問(wèn)題:
1.內(nèi)存的分配方式有幾種?
【參考答案】
一的畴、從靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域分配渊抄。內(nèi)存在程序編譯的時(shí)候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整個(gè)運(yùn)行期間都存在丧裁。例如全局變量护桦。
二、在棧上創(chuàng)建煎娇。在執(zhí)行函數(shù)時(shí)二庵，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲(chǔ)單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)這些存儲(chǔ)單元自動(dòng)被釋放逊桦。棧內(nèi)存分配運(yùn)算內(nèi)置于處理器的指令集中眨猎，效率很高，但是分配的內(nèi)存容量有限强经。
三睡陪、從堆上分配，亦稱動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配匿情。程序在運(yùn)行的時(shí)候用malloc或new申請(qǐng)任意多少的內(nèi)存兰迫，程序員自己負(fù)責(zé)在何時(shí)用free或delete釋放內(nèi)存。動(dòng)態(tài)內(nèi)存的生存期由我們決定炬称，使用非常靈活汁果，但問(wèn)題也最多。
