Wie funktioniert die Verknüpfung in C?

Wie funktioniert das Verknüpfen in C?

Verknüpfen ist der Prozess der Kombination separater, von einem Compiler generierter Objektdateien in einem einzigen ausführbaren Programm. Es löst Referenzen zwischen verschiedenen Objektdateien und Bibliotheken auf, weist dem Code und den Daten Speicheradressen zu und generiert eine endgültige ausführbare Datei, die vom Betriebssystem geladen und ausgeführt werden kann.

Der Verknüpfungsprozess

Das Verknüpfen wird normalerweise von einem Linkerprogramm durchgeführt. Der Linker verwendet als Eingabe eine Reihe von Objektdateien sowie alle erforderlichen Bibliotheken und erstellt eine einzelne ausführbare Datei. Der Verknüpfungsprozess umfasst die folgenden Schritte:

1. Symbolauflösung: Der Linker sucht nach allen undefinierten Symbolen (Funktionen, Variablen usw.) in den Objektdateien und versucht, diese abzugleichen mit entsprechenden Definitionen aus anderen Objektdateien oder Bibliotheken.
2. Adressverlagerung: Sobald alle Symbole aufgelöst wurden, weist der Linker Speicher zu Adressen für den Code und die Daten in der ausführbaren Datei. Dieser Prozess beinhaltet das Ändern von Anweisungen in den Objektdateien, um auf die richtigen Speicherorte für die referenzierten Symbole zu verweisen.
3. Bibliotheksauflösung: Der Linker kümmert sich auch um die Einbindung aller Bibliotheken, auf die in verwiesen wird Objektdateien. Diese Bibliotheken bieten zusätzliche Funktionalität, wie z. B. Standard-C-Bibliotheken oder Module von Drittanbietern, und werden in dieser Phase normalerweise eingebunden.
4. Ausführbare Generierung: Schließlich kombiniert der Linker alle geänderten Objekte Dateien und Bibliotheken in einer einzigen ausführbaren Datei. Diese Datei kann dann in den Speicher geladen und vom Betriebssystem ausgeführt werden.

Adressverschiebung verstehen

Die Adressverschiebung ist ein entscheidender Schritt beim Verknüpfen, da sie sicherstellt, dass der ausführbare Code dies kann kann von jeder Speicheradresse geladen und ausgeführt werden. Hier finden Sie eine ausführliche Erklärung, wie die Adressverlagerung funktioniert:

• Symboltabelle: Jede Objektdatei enthält eine Symboltabelle, die alle in der Datei definierten und referenzierten Symbole auflistet.
• Verlagerungstabelle: Objekt Dateien enthalten außerdem eine Verschiebungstabelle, die die Adressen innerhalb der Objektdatei auflistet, die während der Verknüpfung geändert werden müssen. Diese Adressen entsprechen normalerweise Anweisungen, die auf ungelöste Symbole verweisen.
• Relocation-Berechnung: Wenn der Linker auf einen Relocation-Eintrag stößt, berechnet er die richtige Speicheradresse für das referenzierte Symbol. Dabei wird der im Umzugseintrag hinterlegten Adresse eine Basisadresse hinzugefügt. Die Basisadresse stellt die Startspeicheradresse der ausführbaren Datei dar.
• Adressänderung: Sobald die richtige Speicheradresse berechnet wurde, ändert der Linker die Anweisung an der angegebenen Adresse, um auf die zu verweisen neue Adresse. Dadurch wird sichergestellt, dass die Anweisung korrekt ausgeführt wird, wenn die ausführbare Datei in den Speicher geladen wird.

Fazit

Verknüpfung ist ein kritischer Prozess, der die Erstellung ausführbarer Programme aus separaten Objektdateien ermöglicht. Durch das Auflösen von Symbolverweisen, das Zuweisen von Speicheradressen und die Handhabung der Bibliothekseinbindung stellt der Linker sicher, dass der ausführbare Code effizient und korrekt geladen und ausgeführt werden kann.

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