链接（linking）是将各种代码和数据片段收集并合并成为一个单一文件的过程，这是文件可被加载（复制）到内存并执行。
在某些GCC版本中，预处理器被集成到编译器驱动程序中。
gcc -Og -o prog main.c sum.c -v-O：是优化参数，可以是-Og便于调试，-O1轻度优化，-O2发布版本。-O3高性能需求-v：-verbose，详细显示编译过程。
7.2 静态链接
像Linux LD程序这样的静态链接器（static linker）以一组可重定位目标文件和命令行参数作为输入，生成一个完全链接的、可以加载和运行的可执行目标文件作为输出。输入的可重定位目标文件由各种不同的代码和数据节（section）组成，每一节都是一个连续的字节序列。指令在一节中，初始化了的全局变量在另一个节中，而未初始化的变量又在另外一个节中。
为了构造可执行文件，链接器必须完成两个主要任务：
符号解析（symbol resolution）。目标文件定义和引用符号， 每个符号对应于一个函数、一个全局变量或一个静态变量（即c语言中任何以static属性声明的变量）。符号解析的目的是将每个符号引用正好和一个符号定义关联起来。
重定位（relocation）。编译器和汇编器生成从地址0开始的代码和数据节。链接器通过把每个符号定义与一个内存位置关联起来，从而重定位这些节，然后修改所有对这些符号的引用，使得它们指向这个内存位置。链接器使用汇编器产生的重定位条目（relocation entry）的详细指令，不加甄别地执行这样的重定位。
接下来的章节将更详细地描述这些任务。在你阅读的时候，要记住关于链接器的一些基本事实：
目标文件纯粹是字节块的集合。这些块中，有些包含程序代码，有些包含程序数据，而其他的则包含引导链接器和加载器的数据结构。
链接器将这些块连接起来，确定被连接块的运行时位置，并且修改代码和数据块中的各种位置。链接器对目标机器了解甚少。产生目标文件的编译器和汇编器已经完成了大部分工作
7.3 目标文件
目标文件由三种形式：
- 可重定位目标文件。包含二进制代码和数据，其形式可以在链接时与其他可重定位目标文件合并起来，创建一个可执行目标文件。
- 可执行目标文件。包含二进制代码和数据，其形式可以被直接复制到内存并执行。
- 共享目标文件。一种特殊类型的可重定位目标文件，可以在加载或者运行时被动态地加载进内存并链接。
编译器和汇编器生成可重定位目标文件（包括共享目标文件）。链接器生成可执行目标文件。从技术上说，一个目标模块（object module）就是一个字节序列，而一个目标文件（object file）就是一个以文件形式存放在磁盘中的目标模块。不过，我们会互换地使用这些术语。
目标文件是按照特定的目标文件格式来组织的，各个系统的目标文件格式都不相同。
1.Windows使用可移植可执行（Portable Executable，PE）格式。
2.MacOS-X使用Mach-O格式。
3.现代x86-64 Linux和Unix系统使用可执行可链接格式（Executable and Linkable Format，ELF）。
尽管我们的讨论集中在ELF上，但是不管是那种格式，基本的概念是相似的。
7.4 可重定位目标文件
➜ 7.1 readelf -a prog
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF64
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)ELF可重定位目标文件的格式。ELF头（ELF header）以一个16字节的序列开始，这个序列描述了生成该文件的系统的字的大小和字节顺序。
ELF魔数是ELF（可执行与可链接格式）文件的开头四个字节：0x7F 0x45 0x4C 0x46，其中0x45 0x4C 0x46分别对应ASCII字符’E’、’L’、’F’，0x7F是DEL控制符，用于快速标识文件是ELF文件，操作系统加载时会校验这个魔数以确认文件类型。
第五个字节02代表版本，00 01 02分别代表无效，32位ELF，64位ELF。
第六个字节01表示字节序，00 01 02分别代表无效，小端，大端格式。
第七个字节01代表ELF版本
剩下九个字节，一般填0，有些平台会使用这9个字节作为扩展标志。
ELF头剩下的部分包含帮助链接器语法分析和解释目标文件的信息。其中包括ELF头的大小、目标文件的类型（如可重定位，可执行或者共享的）、机器类型（如x86-64）、节头部表（section header table）的文件偏移，以及节的位置和大小是由节头部表表述的，其中目标文件中每个节都有一个固定大小的条目（entry）。
夹在ELF头和节头部表之间的都是节。一个典型的ELF可重定位目标文件包含下面几个节：
.text节：已编译程序的机器代码。.rodata：只读数据，比如printf语句中的格式串和开关语句的跳转表。.data：已初始化的全局和静态C变量。局部C变量在运行时被保存在栈中，既不出现在.data节中，也不出现在.bss节中。.bss：未初始化的全局和静态C变量，以及所有被初始化为0的全局或静态变量。在目标文件中这个节不占据实际的空间，它仅仅是一个占位符。目标文件格式区分已初始化和未初始化变量是为了空间效率：在目标文件中，未初始化变量不需要占据任何实际的磁盘空间。运行时，在内存中分配这些变量，初始值为0。.symtab：一个符号表，它存放在程序中定义和引用的函数和全局变量的信息。一些程序员错误地认为必须通过-g选项来编译一个程序，才能得到符号表信息。实际上，每个可重定位目标文件在.symtab中都有一张符号表（除非程序员特意用STRIP命令去掉它）。然而，和编译器中的符号表不同，.symtab符号表不包含局部变量的条目。.rel.text：一个.text节中位置的列表，当链接器把这个目标文件和其他文件组合时，需要修改这些位置。一般而言，任何调用外部函数或者引用全局变量的指令都需要修改。.rel.data：被模块引用或定义的所有全局变量的重定位信息。一般而言，任何已初始化的全局变量，如果它的初始值是一个全局变量地址或者外部定义函数的地址，都需要被修改。.debug：一个调试符号表，其条目是程序中定义的局部变量和类型定义，程序中定义和引用的全局变量，以及原始的C源文件。只有以-g选项调用编译器驱动程序时，才会得到这张表。.line：原始C程序中的行号和.text节中机器指令之间的映射。只有以-g选项调用编译器驱动程序时，才会得到这张表。.strtab：一个字符串表，其内容包括.symtab和.debug节中的符号表，以及节头部中的节名字。字符串表就是以null结尾的字符串的序列。
7.5 符号和符号表
每个可重定位目标模块m都有一个符号表，它包含m定义和引用的符号的信息。在链接器的上下文中，有三个种不同的符号：
- 由模块m定义并能被其他模块引用的全局符号。全局链接器符号对应于非静态的C函数和全局变量。
- 由其他模块定义并被模块m引用的全局符号。这些符号称为外部符号，对应于在其他模块中定义的非静态C函数和全局变量。
- 只被模块m定义和引用的局部符号。他们对应于带
static属性的C函数和全局变量。这些符号在模块m中任何位置都可见，但是不能被其他模块引用。
认识到本地链接器符号和本地程序变量不同是很重要的。.symtab中的符号表不包含对应于本地非静态程序变量的任何符号。这些符号在运行时在栈中被管理，链接器对此类符号不感兴趣。
有趣的是，定义为带有C static属性的本地过程变量是不在栈中管理的。相反，编译器在.data或.bss中为每个定义分配空间，并在符号表中创建一个有唯一名字的本地链接器符号。比如，假设在同一个模块中的两个函数各自定义了一个静态局部变量x；
int f()
{
static int x = 0;
return x;
}
int g()
{
static int x = 1;
return x;
}在这种情况中，编译器向汇编器输出两个不同名字的局部链接器符号。比如，它可以用x.1表示函数f中的定义，而用x.2表示函数g中的定义。
利用static属性隐藏变量和函数名字
符号表是由汇编器构造的，使用编译器输出到汇编语言.s文件中的符号。.symtab节中包含ELF符号表。这张符号表包含一个条目的数组。图7-4展示了每个条目的格式。
typedef struct elf64_sym {
Elf64_Word st_name; /* Symbol name, index in string tbl */
unsigned char st_info; /* Type and binding attributes */
unsigned char st_other; /* No defined meaning, 0 */
Elf64_Half st_shndx; /* Associated section index */
Elf64_Addr st_value; /* Value of the symbol */
Elf64_Xword st_size; /* Associated symbol size */
} Elf64_Sym;
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