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更新链接装载库
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174
README.md
174
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@ -136,6 +136,178 @@
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## 链接装载库
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### 内存、栈、堆
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一般应用程序内存空间有如下区域:
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* 栈:用于维护函数调用的上下文
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* 堆:用来容纳应用程序动态分配的内存区域
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* 可执行文件映像:存储着可执行文件在内存中的映像,由装载器装载是将可执行文件的内存读取或映射到这里
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* 保留区:保留区并不是一个单一的内存区域,而是对内存中受到保护而禁止访问的内存区域的总称,如通常C语言讲无效指针赋值为0(NULL),因此0地址正常情况下不可能有效的访问数据
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#### 栈
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栈保存了一个函数调用所需要的维护信息,常被称为堆栈帧(Stack Frame)或活动记录(Activate Record),一般包含以下几方面:
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* 函数的返回地址和参数
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* 临时变量:包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量
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* 保存上下文:包括函数调用前后需要保持不变的寄存器
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#### 堆
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堆分配算法:
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* 空闲链表(Free List)
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* 位图(Bitmap)
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* 对象池
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#### “段错误(segment fault)” 或 “非法操作,该内存地址不能read/write”
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典型的非法指针解引用造成的错误。当指针指向一个不允许读写的内存地址,而程序却试图利用指针来读或写该地址时,会出现这个错误。
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普遍原因:
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* 将指针初始化位NULL,之后没有给它一个合理的值就开始使用指针
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* 没用初始化栈中的指针,指针的值一般会是随机数,之后就直接开始使用指针
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### 编译链接
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#### 编译链接过程
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1. 预编译(预编译器处理如`#include`、`#define`等预编译指令,生成`.i`或`.ii`文件)
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2. 编译(编译器进行词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、目标代码生成、优化,生成`.s`文件)
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3. 汇编(汇编器把汇编码翻译成机器码,生成`.o`文件)
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4. 链接(连接器进行地址和空间分配、符号决议、重定位,生成`.out`文件)
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> 现在版本GCC把预编译和编译合成一步,预编译编译程序cc1、汇编器as、连接器ld
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> MSVC编译环境,编译器cl、连接器link、可执行文件查看器dumpbin
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#### 目标文件
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编译器编译源代码后生成的文件叫做目标文件。目标文件从结构上讲,它是已经编译后的可执行文件格式,只是还没有经过链接的过程,其中可能有些符号或有些地址还没有被调整。
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> 可执行文件(Windows的`.exe`和Linux的`ELF`)、动态链接库(Windows的`.dll`和Linux的`.so`)、静态链接库(Windows的`.lib`和Linux的`.a`)都是按照可执行文件格式存储(Windows按照PE-COFF,Linux按照ELF)
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##### 目标文件格式
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* Windows的PE(Portable Executable),或称为PE-COFF,`.obj`格式
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* Linux的ELF(Executable Linkable Format),`.o`格式
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* Intel/Microsoft的OMF(Object Module Format)
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* Unix的`a.out`格式
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* MS-DOS的`.COM`格式
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> PE和ELF都是COFF(Common File Format)的变种
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##### 目标文件存储结构
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段 | 功能
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File Header | 文件头,描述整个文件的文件属性(包括文件是否可执行、是静态链接或动态连接及入口地址、目标硬件、目标操作系统等)
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.text section | 代码段,执行语句编译成的机器代码
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.data section | 数据段,已初始化的全局变量和局部静态变量
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.bss section | BBS段(Block Started by Symbol),未初始化的全局变量和局部静态变量(因为默认值为0,所以只是在此预留位置,不占空间)
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.rodate section | 只读数据段,存放只读数据,一般是程序里面的只读变量(如const修饰的变量)和字符串常量
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.comment section | 注释信息段,存放编译器版本信息
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.note.GNU-stack section | 堆栈提示段
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> 其他段略
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#### 链接的接口————符号
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在链接中,目标文件之间相互拼合实际上是目标文件之间对地址的引用,即对函数和变量的地址的引用。我们将函数和变量统称为符号(Symbol),函数名或变量名就是符号名(Symbol Name)。
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如下符号表(Symbol Table):
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Symbol(符号名) | Symbol Value (地址)
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--- | ---
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main| 0x100
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Add | 0x123
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... | ...
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#### extern "C"
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extern "C" 的作用是让C++编译器将 `extern "C"` 声明的代码当作C语言代码处理,可以避免C++因符号修饰导致代码不能和C语言库中的符号进行链接的问题。
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```
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#ifdef __cplusplus
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extern "C" {
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#endif
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void *memset(void *, int, size_t);
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#ifdef __cplusplus
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}
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#endif
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```
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### Linux的共享库(Shared Library)
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Linux下的共享库就是普通的ELF共享对象。
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共享库版本更新应该保证二进制接口ABI(Application Binary Interface)的兼容
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#### 命名
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`libname.so.x.y.z`
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* x:主版本号,不同主版本号的库之间不兼容,需要重新编译
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* y:次版本号,高版本号向后兼容低版本号
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* z:发布版本号,不对接口进行更改,完全兼容
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#### 路径
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大部分包括Linux在内的开源系统遵循FHS(File Hierarchy Standard)的标准,这标准规定了系统文件如何存放,包括各个目录结构、组织和作用。
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* /lib:存放系统最关键和最基础的共享库,如动态链接器、C语言运行库、数学库等
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* /usr/lib:存放非系统运行时所需要的关键性的库,主要是开发库
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* /usr/local/lib:存放跟操作系统本身并不十分相关的库,主要是一些第三方应用程序的库
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> 动态链接器会在`/lib`、`/usr/lib`和由`/etc/ld.so.conf`配置文件指定的,目录中查找共享库
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#### 环境变量
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* LD_LIBRARY_PATH:临时改变某个应用程序的共享库查找路径,而不会影响其他应用程序
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* LD_PRELOAD:指定预先装载的一些共享库甚至是目标文件
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* LD_DEBUG:打开动态链接器的调试功能
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### Windows的动态链接库(Dynamic-Link Library)
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DLL头文件
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```
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#ifdef __cplusplus
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extern "C" {
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#endif
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#ifdef _WIN32
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# ifdef MODULE_API_EXPORTS
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# define MODULE_API __declspec(dllexport)
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# else
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# define MODULE_API __declspec(dllimport)
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# endif
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#else
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# define MODULE_API
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#endif
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MODULE_API int module_init();
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#ifdef __cplusplus
|
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}
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||||
#endif
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```
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DLL源文件
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```
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#define MODULE_API_EXPORTS
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#include "module.h"
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MODULE_API int module_init()
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{
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/* do something useful */
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return 0;
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}
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```
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### 运行库(Runtime Library)
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#### 典型程序运行步骤
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@ -169,7 +341,7 @@
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#### C语言运行库(CRT)
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一个C语言运行库大致包含如下功能:
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大致包含如下功能:
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* 启动与退出:包括入口函数及入口函数所依赖的其他函数等。
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* 标准函数:有C语言标准规定的C语言标准库所拥有的函数实现。
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