Day.6 深入理解连结之重定址

在上篇文章我们说了「符号解析」，符号解析的任务就是：建立定义与引用之间的关联，而「重定址」的任务就是：把程序码中每一个符号引用和正好一个符号定义关联起来。

重定址的流程

合并相同的 section (.data和.text)
对「定义的符号」进行重定址
- 确定「定义的符号」在虚拟空间的绝对位址，完成这一步以後，每个全域或区域变数都可以确定位置。
对「引用符号」进行重定址
- 用上述「定义符号」的绝对位置修改.text 和 .data 中「引用符号」的地址。要执行这一步，连结器依赖於可重定址目标模块中的重定址项(Relocation entries)的资料结构。

连结器是如何完成重定址的?

当程序编译完成後，组译产生二进制的可重定址文件，产生的文件包含两个 Section (上一节有说明)

rel.text (函式位置)
rel.data (变数位置)

这两个 Scetion 中包含了程序码的重定址项(Relocation entries)，其资料结构如下

typedef struct
{
    Elf64_Addr r_offset;    /* Address of reference */
    Elf64_Xword r_info;     /* Symbol index and type of relocation */
} Elf64_Rel;

typedef struct
{
    Elf64_Addr r_offset;    /* Address of reference */
    Elf64_Xword r_info;     /* Symbol index and type of relocation */
    Elf64_Sxword r_addend;  /* Constant part of expression */
} Elf64_Rela

r_offset 指出当前需要重定址的位址相对所在的Section起始位置的偏移量。
r_info 指出当前的符号在符号表中的索引以及重定址的类型
r_addend 一些类型的重定址要使用它对被修改引用的值做偏移调整

在重定址阶段，载入器(loader)遍历所有重定址项并写入每个 r_offset 指定的位置，视r_info情况选择 Elf64_Rel 和 Elf64_Rela，Elf64_Rel 的符号位址由 r_info 获得，Elf64_Rela 需从r_info选择计算公式加 r_addend 获得。

静态连结过程

对每一个输入文件来说，首先判断是不是Library Files。
如果不是Library Files，就是Obj file---${F}$，就能把Obj file放入 ${E}$ 中，根据 ${F}$ 中未解析符号和定义符号判断後分别放入 ${U}$、${D}$中

※比如说，${F}$ 中有一个未解析符号 ${K}$，如果 ${D}$ 中存在对它的定义，那麽就可以建立联系。如果没有就放入 ${U}$ 中。

如果是Library Files，会试图把所有 ${U}$ 中的符号与 Library Files 中的符号匹配，匹配上了就从 ${U}$ 放入 ${D}$ 中。并把匹配上的 Module 放入 ${E}$ 中。一直重复直到 ${U}$、${D}$ 不再变化。Library Files剩下的内容直接就不管了。
如果往 ${D}$ 中放入了一个已经存在的符号或者扫描完所有文件後 ${U}$ 还是非空，则连结器会停止并报错。否则将 ${E}$ 中内容经过重定址後合并，生成可执行文件。