[链接器和加载器].John.R.Levine.扫描版.pdf

根据提供的文件信息：“[链接器和加载器].John.R.Levine.扫描版.pdf”，我们可以推测这份文档主要探讨了计算机科学领域中的两个重要概念：链接器（Linker）与加载器（Loader）。这两个概念在软件开发过程中扮演着关键角色，尤其是在C语言程序的构建和执行流程中。 ### 链接器（Linker） #### 定义 链接器是一种程序，其主要任务是将编译后的多个目标文件连接在一起，形成一个可执行文件或者库文件。在C语言编程中，源代码通常被分割成多个模块进行编译，每个模块对应一个目标文件。链接器的工作就是将这些分散的目标文件合并为一个整体，确保程序运行时可以正确地调用各个模块中的函数和数据。 #### 工作原理 链接器的主要工作原理包括以下几个步骤： 1. **符号解析**：链接器需要识别并解析各目标文件中定义的全局符号（如函数名、变量名等），确保这些符号在整个程序范围内唯一，并且能够被正确引用。 2. **地址分配**：为程序中的所有数据和代码分配内存地址，这个过程可能涉及到重定位（Relocation）操作。 3. **合并节区**：将各目标文件中的相同类型节区（Section）合并，例如将所有的文本段（Text Section）合并到一起，以形成最终的可执行文件或库文件。 4. **创建输出文件**：完成上述步骤后，链接器会创建一个可执行文件或库文件作为输出。 #### 类型 链接器可以根据不同的标准分类，常见的分类方式有： - **按工作时机分类**：静态链接器（Static Linker）、动态链接器（Dynamic Linker）。 - **静态链接器**：在编译阶段将所有的库文件与目标文件链接，生成可执行文件，程序运行时不再需要任何链接操作。 - **动态链接器**：仅将目标文件与动态库进行链接，生成的可执行文件依赖于外部动态库，在程序运行前或运行时完成实际的链接操作。 - **按工作方式分类**：显式链接器（Explicit Linker）、隐式链接器（Implicit Linker）。 - **显式链接器**：用户明确指定要链接的文件。 - **隐式链接器**：由编译器自动决定要链接哪些文件。 ### 加载器（Loader） #### 定义 加载器是操作系统的一部分，其功能是在程序执行之前将其加载到内存中。加载器负责将程序从磁盘读取到内存，并设置必要的环境，使得程序能够在操作系统控制下开始运行。 #### 工作流程 加载器的工作流程主要包括以下几个步骤： 1. **映射到内存**：将程序的可执行文件从磁盘映射到内存中，为程序分配足够的空间。 2. **地址转换**：将程序中的虚拟地址转换为物理地址，这一过程通常涉及到页表的设置。 3. **初始化环境**：为程序创建进程上下文，包括设置栈、堆等内存区域。 4. **开始执行**：设置程序的入口点，通常是`main()`函数，然后将控制权交给程序开始执行。 ### C语言中的应用 在C语言编程中，链接器和加载器的作用尤为突出。C语言程序通常是由多个源文件组成的，每个源文件被单独编译成一个目标文件。链接器负责将这些目标文件连接起来，解决符号冲突等问题，形成最终的可执行文件。而加载器则负责将这个可执行文件加载到内存中，设置好运行环境后开始执行。 通过以上分析可以看出，链接器和加载器对于C语言程序的成功构建和运行起着至关重要的作用。掌握它们的工作原理有助于更好地理解C语言程序的构建过程以及运行机制。此外，对于深入学习操作系统和计算机系统结构也有着非常重要的意义。