Руководство новичка по эксплуатации компоновщика. Компоновщик

У меня есть три функции:

• DefinedCorrectFunction - это нормальная функция, объявленная и определенная правильно.
• DefinedIncorrectFunction - эта функция объявлена ​​правильно, но реализация неверна (отсутствует;)
• NonDefinedFunction - только объявление. Нет определения.

FunctionTemplate - шаблон функции.

Теперь, если я скомпилирую этот код, я получаю ошибку компилятора для отсутствующего «;» в DefinedIncorrectFunction.
Предположим, я исправить это, а затем прокомментировать testObject.NonDefinedFunction (2). Теперь я получаю ошибку компоновщика. Теперь закомментируйте testObject.FunctionTemplate (2). Теперь я получаю ошибку компилятора для отсутствующего «;».

Для шаблонов функций я понимаю, что они не тронуты компилятором, если они не вызываются в коде. Итак, недостающие ";" не жалуется компилятором, пока я не вызвал testObject.FunctionTemplate (2).

Для testObject.NonDefinedFunction (2) компилятор не жаловался, но компоновщик делал это. Насколько я понимаю, весь компилятор должен был знать, что объявлена ​​функция NonDefinedFunction. Он не заботился об осуществлении. Затем линкер жаловался, потому что не смог найти реализацию. Все идет нормально.

Поэтому я не совсем понимаю, что именно делает компилятор и что делает компоновщик. Мое понимание компонентов компоновщика ссылок со своими вызовами. Так что, когда NonDefinedFunction называется, он ищет скомпилированную реализацию NonDefinedFunction и жалуется. Но компилятор не заботился о реализации NonDefinedFunction, но это делалось для DefinedIncorrectFunction.

Я бы очень признателен, если кто-нибудь сможет объяснить это или дать некоторую ссылку.

То, что делает компилятор, и что делает компоновщик, зависит от реализации: правовая реализация может просто хранить токенированный источник в «компиляторе» и делать все в компоновщике. Современные реализации все больше откладывают на компоновщик, для лучшей оптимизации. И многие ранние реализации шаблонов даже не смотрели код шаблона до тех пор, пока время ссылки, кроме соответствующих фигурных скобок, не будет достаточно, чтобы узнать, где закончился шаблон. С точки зрения пользователя вас больше интересует, является ли ошибка «требуемой диагностикой» (которая может быть выбрана компилятором или компоновщиком) или является неопределенным поведением.

В случае DefinedIncorrectFunction вас есть исходный текст, который требуется для анализа. Этот текст содержит ошибку, для которой требуется диагностика. В случае NonDefinedFunction: если функция используется, отказ предоставить определение (или предоставление более одного определения) в полной программе является нарушением одного правила определения, которое является неопределенным поведением. Диагностика не требуется (но я не могу представить себе реализацию, которая не предоставила ни одного из недостающего определения используемой функции).

На практике ошибки, которые могут быть легко обнаружены просто путем изучения ввода текста в единый блок перевода, определяются стандартом «требовать диагностики» и будут обнаружены компилятором. Ошибки, которые не могут быть обнаружены при проверке отдельной единицы перевода (например, отсутствующее определение, которое может присутствовать в другой единицы перевода) являются формально неопределенным поведением - во многих случаях ошибки могут быть обнаружены компоновщиком, и в таких случаев, реализация фактически выдает ошибку.

Это несколько изменено в таких случаях, как встроенные функции, где вам разрешено повторять определение в каждой единицы перевода и чрезвычайно модифицировать шаблоны, поскольку многие ошибки не могут быть обнаружены до создания экземпляра. В случае шаблонов стандарт оставляет реализации большой свободой: по крайней мере, компилятор должен анализировать шаблон достаточно, чтобы определить, где заканчивается шаблон. Стандарт добавил такие вещи, как typename , однако, чтобы позволить намного больше разбора до создания экземпляра. Однако в зависимых контекстах некоторые ошибки не могут быть обнаружены до создания экземпляра, что может иметь место во время компиляции или в момент времени ранней реализации, благоприятствовавший созданию момента времени; компиляция момента времени доминирует сегодня и используется VC ++ и g ++.

Я считаю, что это ваш вопрос:

Там, где я запутался, компилятор жаловался на DefinedIncorrectFunction. Он не искал реализацию NonDefinedFunction, но прошел через DefinedIncorrectFunction.

Компилятор попытался разобрать DefinedIncorrectFunction (потому что вы предоставили определение в этом исходном файле), и произошла синтаксическая ошибка (отсутствовала точка с запятой). С другой стороны, компилятор никогда не видел определения для NonDefinedFunction потому что в этом модуле просто не было кода. Возможно, вы NonDefinedFunction определение NonDefinedFunction в другом исходном файле, но компилятор этого не знает. Компилятор просматривает только один исходный файл (и его включенные файлы заголовков) за раз.

Недопустимая точка с запятой - синтаксическая ошибка, поэтому код не должен компилироваться. Это может произойти даже в реализации шаблона. По сути, есть этап синтаксического анализа, и, хотя для человека очевидно, как «исправлять и восстанавливать», компилятор не должен этого делать. Он не может просто «представить, что существует двоеточие, потому что это то, что вы имели в виду», и продолжайте.

Компилятор ищет определения функций для вызова там, где они требуются. Здесь этого не требуется, поэтому жалобы нет. В этом файле нет ошибки, так как, даже если это было необходимо, она не может быть реализована в этом конкретном блоке компиляции. Компонент отвечает за сбор разных блоков компиляции, т. Е. Их «связывание».

Компилятор проверяет, соответствует ли исходный код языку и придерживается семантики языка. Вывод компилятора - это объектный код.

Linker связывает различные объектные модули вместе, чтобы сформировать exe. Определения функций расположены на этом этапе, и на этом этапе добавляется соответствующий код для их вызова.

Компилятор компилирует код в виде единиц перевода . Он скомпилирует весь код, который включен в исходный файл.cpp ,
DefinedIncorrectFunction() определяется в вашем исходном файле, поэтому компилятор проверяет его на предмет соответствия действительности.
NonDefinedFunction() имеет какое-либо определение в исходном файле, поэтому компилятору не нужно его компилировать, если определение присутствует в каком-либо другом исходном файле, функция будет скомпилирована как часть этой единицы перевода, а позже линкер свяжет к нему, если на этапе связывания определение не будет найдено компоновщиком, тогда оно вызовет ошибку связывания.

Скажите, что вы хотите съесть какой-нибудь суп, так что отправляйтесь в ресторан.

Вы ищете меню для супа. Если вы не найдете его в меню, вы покидаете ресторан. (вроде компилятора, жалующегося на то, что он не смог найти функцию). Если вы его найдете, что вы делаете?

Вы звоните официанту, чтобы получить суп. Однако, просто потому, что он находится в меню, это не значит, что они также есть на кухне. Может быть устаревшее меню, может быть, кто-то забыл сказать шеф-повару, что он должен сделать суп. Так что снова вы уходите. (например, ошибка от компоновщика, что он не мог найти символ)

Ах, но вы можете иметь NonDefinedFunction (int) в другом компиляционном блоке.

Компилятор создает некоторые данные для компоновщика, который в основном говорит следующее (между прочим):

• Какие символы (функции / переменные / и т. Д.) Определены.
• Какие символы указаны, но не определены. В этом случае компоновщику необходимо разрешить ссылки путем поиска по другим связанным модулям. Если это невозможно, вы получаете ошибку компоновщика.

Компилятор должен связываться с кодом, определенным (возможно) во внешних модулях - библиотеками или объектными файлами, которые вы будете использовать вместе с этим конкретным исходным файлом для генерации полного исполняемого файла. Итак, если у вас есть объявление, но нет определения, ваш код будет компилироваться, потому что компилятор знает, что компоновщик может найти недостающий код где-то еще и заставить его работать. Поэтому в этом случае вы получите ошибку от компоновщика, а не компилятора.

Если, с другой стороны, в вашем коде есть синтаксическая ошибка, компилятор даже не может скомпилировать, и вы получите ошибку на этом этапе. Макросы и шаблоны могут вести себя по-другому, но не вызывать ошибок, если они не используются (шаблоны примерно столько же, сколько макросы с несколько более приятным интерфейсом), но это также зависит от силы тяжести ошибки. Если вы испортите столько, что компилятор не может понять, где заканчивается шаблон с шаблоном / макросом и запускается обычный код, он не сможет скомпилировать.

При использовании обычного кода компилятор должен скомпилировать даже мертвый код (код не указан в исходном файле), поскольку кто-то может захотеть использовать этот код из другого исходного файла, связав ваш файл.o с его кодом. Поэтому не templated / macro-код должен быть синтаксически корректным, даже если он не используется напрямую в том же исходном файле.

Теги: Линкер, компоновщик, объектный файл, статическая библиотека, динамическая библиотека, исполнение программы, определение, объявление

Гид по линкерам для начинающих. Часть 1

Следующие понятия используются как синонимы: линкер и компоновщик, определение и дефиниция, объявление и декларирование. Серым выделены вставки с примерами.

Именование составных частей: что внутри Си файла

Во-первых, необходимо понять разницу между объявление и определением. Определение связывает имя с реализацией этого имени, которая может быть как данными, так и кодом:

• Определение переменной приводит к тому, что компилятор выделяет под неё память и возможно заполняет каким-то начальным значением
• Определение функции приводит к тому, что компилятор генерирует код для этой функции

Объявление говорит компилятору Си, что где-то в программе, возможно, что и в другом файле, есть определение, связанное с этим именем (замечу, что определение сразу может быть и объявлением, для которого определение находится на том же месте).

Для переменных, определение бывает двух типов

• Глобальные переменные, которые существуют всё время существования программы (статическое размещение) и к которым обычно обращаются из многих функций
• Локальные переменные, которые существуют только во время выполнения функции, в которой они объявлены (локальное размещение) и доступные только внутри неё

Для ясности, «доступный» значит, что на переменную можно ссылаться по имени, которое связано с её определением.

Есть пара случаев, когда всё не так очевидно

• Статические локальные переменные на самом деле глобальные, потому что существуют всё время жизни программы, хотя и доступны внутри одной функции
• Как и статические переменные, глобальные переменные, доступные только внутри одного файла, где они объявлены, тоже глобальные

Стоит сразу напомнить о том, что объявление функции статической уменьшает её область видимости до того файла, в котором она определена (именно, к ней могут обратиться функции из этого файла).

Локальных и глобальных переменные также можно разделить на неинициализированные и инициализированные (которые предварительно заполнены каким-то значением).

В конце концов, мы можем работать с переменными, созданными динамически с помощью функции malloc (или оператора new в С++). К области памяти по имени обратиться нельзя, поэтому мы используем указатели – именованные переменные, которые хранят адрес неименованного участка памяти. Этот участок может быть также освобождён с помощью free (или delete), поэтому считают, что память имеет динамическое размещение.

Соберём теперь всё вместе

Проще посмотреть на эту программу

/* Это определение неинициализированной глобальной переменной */ int x_global_uninit; /* Это определение инициализированной глобальной переменной */ int x_global_init = 1; /* Это определение неинициализированной глобальной переменной, но к ней можно обратиться по имени только из этого же си файла */ static int y_global_uninit; /* Это определение инициализированной глобальной переменной, но к ней можно обратиться по имени только из этого же си файла */ static int y_global_init = 2; /* Это объявление глобальной переменной, которая существует где-то в другом месте программы */ extern int z_global; /* Это объявление функции, которая определена где-то в другом месте программы. Можно добавть служебное слово extern. Но это не имеет значения */ int fn_a(int x, int y); /* Это определение функции, но так как она определена со словом static, то доступна только в этом же си файле */ static int fn_b(int x) { return x+1; } /* Это определение функции. Её параметтры рассматриваются как локальные переменные */ int fn_c(int x_local) { /* Это определение неинициализированной локальной переменной */ int y_local_uninit; /* Это определение инициализированной локальной переменной */ int y_local_init = 3; /* Этот код ссылает на локальные и глобальные переменные и функции по имени */ x_global_uninit = fn_a(x_local, x_global_init); y_local_uninit = fn_a(x_local, y_local_init); y_local_uninit += fn_b(z_global); return (y_global_uninit + y_local_uninit); }

Пусть этот файл называется file.c. Собираем так

Cc -g -O -c file.c

Получим объектный файл file.o

Что делает компилятор Си

Работа компилятора си в том, чтобы превратить файл с кодом из понимаемого (иногда) человеком в нечто, понимаемое компьютером. На выходе компилятор даёт объектный файл, который на платформе UNIX имеет обычно расширение.o, а на windows .obj. Содержимое объектного файла это, по сути, два типа объектов

• Код, соответствующий определениям функций
• Данные, соответствующие глобальным переменным, определённым в файле (если они предварительно инициализированы, то там же хранится и их значение)

Экземпляры этих объектов будут иметь имена, связанные с ними – имена переменных или функций, определения которых привели к их генерации.

Объектный код – это последовательность (подходяще закодированных) машинных инструкций, соответствующих инструкциям на языке Си – всем этим if, while и даже goto. Все эти команды оперируют разного рода информацией, и эта информация должны быть где-то сохранена (для этого нужны переменные). Кроме того, они могут обращаться к другим кускам кода, который определён в файле.

Каждый раз, когда код обращается к функции или переменной, компилятор позволяет это делать только если он видел объявление этой переменной или функции. Объявление это обещание компилятору, что где-то в программе существует определение.

Работа компоновщика (линкера) в исполнении этих обещаний, но что делать компилятору, когда он сталкивается с неопределёнными сущностями?

По сути, компилятор просто оставляет заглушку. Заглушка (ссылка) имеет имя, но значения, связанного с ним, ещё не известно.

Теперь мы можем примерно описать, как будет выглядеть наша программа

Анализ объектного файла

Пока мы работали с абстрактной программой; теперь важно посмотреть,как она выглядит на практике. На платформе UNIX можно воспользоваться утилитой nm. На Windows примерным аналогом служит dumpbin с флагом /symbols, хотя есть и порт GNU binutils, который включает nm.exe.

Посмотрим, что нам выдаст для написанной выше программы nm:

00000000 b .bss 00000000 d .data 00000000 N .debug_abbrev 00000000 N .debug_aranges 00000000 N .debug_info 00000000 N .debug_line 00000000 N .debug_loc 00000000 i .drectve 00000000 r .eh_frame 00000000 r .rdata$zzz 00000000 t .text U _fn_a 00000000 T _fn_c 00000000 D _x_global_init 00000004 C _x_global_uninit U _z_global

Для ранее скомпилированного файла file.o

Nm file.o

От системы к системе вывод может отличаться, но ключевая информация – это класс каждого символа и его размер (если доступен). Класс может иметь следующие значения

• Класс U означает неизвестный (unknown), или заглушку, как было сказано выше. Всего два таких объекта: fn_a и z_global (некоторые версии nm могут также вывести section, которая в данном случае будет *UND* или UNDEF)
• Класс t или T обозначает, что код определён – t локально или T – это статическая функция. Также может быть выведена секция.text
• Класс d и D обозначают инициализированную глобальную переменную, d – локальную, D – не локальную. Сегмент для данных переменных обычно.data
• Для неинициализированных глобальных переменных используется класс b, если статическая/локальная или B и C, если нет. Обычно это сегмент.bss или *COM*

Есть и другие гнусные классы, представляющие какие-то внутренние механизмы компилятора.

Что делает компоновщик. Часть 1

Как мы уже определились ранее, объявление переменной или функции – это обещание компилятору, что где-то есть определение этой переменной или функции, и что работа линкера заключается в том, чтобы исполнять эти обещания. На нашей диаграммой объектного файла это также может быть названо «заполнением пустот».

Для иллюстрации этого вот вам ещё один си файл в дополнение к первому

/* Инициализированная глобальная переменная */ int z_global = 11; /* Вторая глобальная переменная с именем y_global_init, но обе они статические */ static int y_global_init = 2; /* Объявление ещё одной глобальной переменной */ extern int x_global_init; int fn_a(int x, int y) { return(x+y); } int main(int argc, char *argv) { const char *message = "Hello, world"; return fn_a(11,12); }

Пусть этот файл называется main.c. Компилируем его как и ранее

Cc –g –O –c main.c

С этими двумя диаграммами теперь мы видим, что все точки могут быть соединены (а если нет, то компоновщик выдаст ошибку). У каждой вещи своё место, и у каждого места есть вещь, и компоновщик может заменить все заглушки, как показано на рисунке.

Для ранее скомпилированных main.o и file.o сборка исполняемого файла

Cc -o out.exe main.o file.o

Вывод nm для исполняемого файла (в нашем случае out.exe):

Symbols from sample1.exe: Name Value Class Type Size Line Section _Jv_RegisterClasses | | w | NOTYPE| | |*UND* __gmon_start__ | | w | NOTYPE| | |*UND* __libc_start_main@@GLIBC_2.0| | U | FUNC|000001ad| |*UND* _init |08048254| T | FUNC| | |.init _start |080482c0| T | FUNC| | |.text __do_global_dtors_aux|080482f0| t | FUNC| | |.text frame_dummy |08048320| t | FUNC| | |.text fn_b |08048348| t | FUNC|00000009| |.text fn_c |08048351| T | FUNC|00000055| |.text fn_a |080483a8| T | FUNC|0000000b| |.text main |080483b3| T | FUNC|0000002c| |.text __libc_csu_fini |080483e0| T | FUNC|00000005| |.text __libc_csu_init |080483f0| T | FUNC|00000055| |.text __do_global_ctors_aux|08048450| t | FUNC| | |.text _fini |08048478| T | FUNC| | |.fini _fp_hw |08048494| R | OBJECT|00000004| |.rodata _IO_stdin_used |08048498| R | OBJECT|00000004| |.rodata __FRAME_END__ |080484ac| r | OBJECT| | |.eh_frame __CTOR_LIST__ |080494b0| d | OBJECT| | |.ctors __init_array_end |080494b0| d | NOTYPE| | |.ctors __init_array_start |080494b0| d | NOTYPE| | |.ctors __CTOR_END__ |080494b4| d | OBJECT| | |.ctors __DTOR_LIST__ |080494b8| d | OBJECT| | |.dtors __DTOR_END__ |080494bc| d | OBJECT| | |.dtors __JCR_END__ |080494c0| d | OBJECT| | |.jcr __JCR_LIST__ |080494c0| d | OBJECT| | |.jcr _DYNAMIC |080494c4| d | OBJECT| | |.dynamic _GLOBAL_OFFSET_TABLE_|08049598| d | OBJECT| | |.got.plt __data_start |080495ac| D | NOTYPE| | |.data data_start |080495ac| W | NOTYPE| | |.data __dso_handle |080495b0| D | OBJECT| | |.data p.5826 |080495b4| d | OBJECT| | |.data x_global_init |080495b8| D | OBJECT|00000004| |.data y_global_init |080495bc| d | OBJECT|00000004| |.data z_global |080495c0| D | OBJECT|00000004| |.data y_global_init |080495c4| d | OBJECT|00000004| |.data __bss_start |080495c8| A | NOTYPE| | |*ABS* _edata |080495c8| A | NOTYPE| | |*ABS* completed.5828 |080495c8| b | OBJECT|00000001| |.bss y_global_uninit |080495cc| b | OBJECT|00000004| |.bss x_global_uninit |080495d0| B | OBJECT|00000004| |.bss _end |080495d4| A | NOTYPE| | |*ABS*

Здесь собраны все символы обоих объектов, и все неопределённые ссылки были вычищены. Символы также были переупорядочены, чтобы одинаковые классы располагались вместе, и было добавлено несколько дополнительных сущностей, чтобы помочь операционной системе работать со всем этим добром как с исполняемой программой.

Для очистки вывода в UNIX можно убрать всё, что начинается с подчерка.

Дублирование символов

В предыдущем разделе мы уяснили, что если компоновщик не может найти определения для объявленного символа, то он выбросит ошибку. Что случится в том случае, если будет найдено два определения для символа во время линковки?

В Си++ вся просто – по стандарту у символа должно быть всегда одно определение (т.н. правило одного определения) секции 3.2 стандарта языка.

Для си всё менее ясно. У функции или инициализированной глобальной переменной всегда должно быть только одно определение. Но определение неинициализированной глобальной переменной может быть рассмотрено как предварительное. Си в таком случае позволяет (по крайней мере, не запрещает) разным файлам кода иметь свои предварительные определения для того же объекта.

Тем не менее, линкерам также приходится иметь дело и с другими языками программирования, для которых правило одного определения не подходит. Например, для Фортрана вполне нормально иметь копию каждой глобальной переменной в каждом файле, где к ней обращаются. Компоновщик вынужден избавляться от всех копий, выбирая одну (обычно, самую старшую версию, если у них разный размер) и выбрасывая остальные. Эта модель часто называется общей (COMMON) моделью сборки, из-за служебного слова COMMON языка FORTRAN.

В результате, UNIX компоновщик обычно не жалуется на дублирование дефиниций символа, по крайней мере, пока дублированный символ неинициализированная глобальная переменная (такая модель известна как ослабленная модель – relaxed ref/def model линковки). Если это вас беспокоит (а должно!) найдите в документации к своему компилятору ключ, который делает поведение более строгим. Например –fno-common для GNU компилятора заставляет помещать неинициализированные переменные в BSS сегмент, вместо генерации общих блоков.

Что делает операционная система

Сейчас, после того как линкер собрал исполняемую программу, связав все символы с нужными их определениями нам надо немного остановиться и понять, что делает операционная система, когда запускает программу.

Запуск программы приводит к исполнению машинного кода, поэтому, очевидно, нужно переместить программу с жёсткого диска в операционную память, где центральный процессор уже сможет с ней работать. Кусок памяти под программу называется сегментом кода или текстовым сегментом.

Код ничего не стоит без данных, поэтому все глобальные переменные тоже должны иметь для себя какое-то пространство в оперативной памяти. Вот здесь есть разница между инициализированными и неинициализированными глобальными переменными. Инициализированные переменные уже имеют своё значение, которое хранится как в объектном, так и в исполняемом файле. Когда программа стартует, они копируются с жёсткого диска в память в сегмент данных.

Для неинициализированных переменных ОС не будет копировать значений из памяти (т.к. их нет) и заполнит всё нулями. Кусок памяти, инициализированный 0 называют bss сегментом.

Начальное значение инициализированных переменных хранится на диске, в исполняемом файле; для неинициализированных переменных хранится их размер.

Заметьте, что мы всё это время говорим только о глобальных переменных и ни разу не упомянули локальные или динамически созданные объекты.

Эти данные не нуждаются в работе линкера, потому что время их жизни начинается с того момента, как запустится программа – задолго после того, как компоновщик закончит свою работу. Тем не менее, для полноты картины всё-таки укажем ещё раз

• Локальные переменные располагаются на участке памяти, известном как стек, который растёт и уменьшается, когда начинает исполняться или заканчивает работу функция
• Динамическая память выделяется на участке, известно как куча; выделением заведут функция malloc

Мы можем добавить теперь эти недостающие участки памяти на нашу диаграмму. Так как и куча и стек могут менять свой размер во время работы программы, для устранения проблем, они растут на встречу друг другу. Таким образом, нехватка памяти случится только тогда, когда они встретятся (а для этого необходимо использовать много памяти).

Что делает компоновщик. Часть 2

После изучения основ работы компоновщика, начнём пробираться дальше и изучать его дополнительные возможности, в том порядке, в котором они исторически возникали и добавлялись в линкер.

Первое наблюдение, которое привело к развитию линкера: одни и те же участки кода часто используются повторно (ввод-вывод данных, математические функции, чтение файлов и т.д.). Поэтому хотелось бы их выделить в отдельное место и использовать совместно многими программами.

Вообще, достаточно просто использовать один и тот же объектный файл для сборки разных программ, но гораздо лучше собрать сходные объектные файлы вместе и сделать библиотеку.

Статические библиотеки

Самая простая ипостась библиотеки – статическая. В предыдущем разделе оговаривалось, что можно просто разделять между программами один объектный файл. На самом деле статическая библиотека немногим более, чем просто объектный файл.

На UNIX системах статическая библиотека обычно генерируется командой ar, а сам библиотечный файл имеет расширение.a. Также обычно эти файлы начинаются с префикса lib и передаются линкеру с флагом –l, за которым следует имя библиотеки без префикса lib и без расширения (например, для файла libfred.a надо добавить -lfred).

Ar rcs libfile.a file.o gcc main.o libfile.a -o out.exe

Более сложный пример, пусть у нас имеются три файла

A.c int a_f(int a) { return a + 1; } b.c int b_f(int a) { return a + 1; } c.c int c_f(int a) { return a + 1; }

И главный файл

Abc.c #include int main() { int a = a_f(0); int b = a_f(1); int c = a_f(2); printf("%d %d %d", a, b, c); return 0; }

Соберём a.c, b.c и c.c в библиотеку libabc.a. Сначала скомпилируем все файл (можно и по-отдельности, вместе быстрее)

Gcc –g –O –c a.c b.c c.c abc.c

Получим четыре объектных файла. После этого соберём a, b и c в один файл

Ar rcs libabc.a a.o b.o c.o

и теперь можем скомпилировать программу

Gcc -o abc.exe libabc.a abc.o

Заметьте, что попытка собрать так

Gcc -o abc.exe abc.o libabc.a

приведёт к ошибке – компоновщик начнёт жаловаться на неразрешённые символы.

На windows статические библиотеки обычно имеют расширение.lib и генерируются утилитой LIB, но путаницу вносит то, что такое же расширение и у библиотек импорта, которые просто содержат список доступных в динамической библиотеке (dll) вещей.

Пока линкер проходит по коллекции объектных файлов, чтобы собрать их вместе, он составляет список ещё не разрешённых символов. После обработки списка всех явно объявленных объектов у компоновщика теперь есть ещё одно место, где можно поискать необъявленные символы – в библиотеке. Если неразрешённый объект находится в библиотеке, то он добавляется, точно как если бы пользователь указал его в командной строке.

Обратите внимание на уровень детализации объектов: если нужен какой-то конкретный символ, то добавляется весь объект, содержащий этот символ. Таким образом, линкер может попасть в ситуацию, когда он делает шаг вперёд и два назад, потому что новый объект, в свою очередь может содержать свои, неразрешённые символы.

Другая важная деталь – порядок событий. Библиотеки опрашиваются только после того, как была проведена нормальная компоновка, и они обрабатываются по порядку, слева направо. Это значит, что если библиотека требует символ, который был ранее в предыдущей подключённой библиотеке, то линкер не сможет его автоматически найти.

Пример должен помочь разобраться в этом более подробно. Пусть у нас имеются объектные файлы a.o, b.o и библиотеки libx.a, liby.b.

После обработки файлов a.o и b.o линкер разрешит ссылки b2 и a3, оставив неопределёнными x12 и y22. В этом месте линкер начинает проверять первую библиотеку libx.a и узнаёт, что может вытащить x1.o, в котором определён символ x12; сделав это, линкер получает в нагрузку неопределённые символы x23 и y12, объявленные в x1.o (т.о. в списке неопределённых значатся y22, x23 и y23).

Линкер всё ещё проверяет libx.a, поэтому без труда разрешает символ x23, вытащив его из x2.o библиотеки libx.a. Но этот x2.o добавляет y11 (который теперь состоит из y11, y22 и y12). Ни один из них далее не может быть разрешён с помощью библиотеки libx.a, поэтому линкер переходи к файлу liby.a.

Здесь происходит примерно то же самое, и компоновщик вытаскивает y1.o и y2.o. Первый добавляет y21, но он легко разрешается, так как уже вытащен на свет y2.o. Результатом всей работы становится то, что компоновщик смог разрешить все символы и достал почти все объектные файлы, которые будут помещены в конечный исполняемый файл.

Заметьте, что если бы b.o, например, содержало ссылку на y32, то всё пошло по другому сценарию. Обработка libx.a была бы такой же, но вот обработка liby.a вытащила y3.o, содержащий ссылку x31, которая определена в libx.a. Так как обработка libx.a уже закончена, то компоновщик бы выдал ошибку.

Это пример циклической зависимости двух библиотек libx и liby.

Разделяемые библиотеки

У популярных стандартных библиотек Си (обычно libc) есть очевидный недостаток – каждый исполняемый файл будет иметь свою копию одного и того же когда. Если каждая программа имеет копию printf, fopen и тому подобного, то много дискового пространства будет потрачено впустую.

Другой, менее очевидный недостаток заключается в том, что после статической компоновки код программы неизменен. Если кто-то найдёт и исправит баг в printf, то все программы, использующие эту библиотеку, нужно будет пересобрать.

Для того чтобы обойти эти проблемы, были внедрены разделяемы библиотеки (обычно они имеют расширение.so или.dll по Windows, или.dylib под Mac OS X). При работе с такими библиотеками линкер не обязан объединять все элементы в одну картинку. Вместо этого он оставляет что-то вроде долговой расписки и переносит выплату на тот момент, когда программа будет запущена.

Говоря короче: если линкер узнаёт, что неопределённый символ в разделяемой библиотеке, то он не добавляет определения в исполняемый файл. Вместо этого компоновщик записывает в программу имя символа и библиотеки, в которой он предполагаемо определён.

Во время исполнения программы операционная система определяет, что эти пропущенные биты линкуются “just in time” – во время выполнения. Перед запуском функции main уменьшенная версия линкера (часто это ld.so) проходит по спискам должников и доделывает финальную часть работы – вытаскивает код из библиотеки и собирает пазл.

Это значит, что ни у одной из исполняемых программ нет копии printf. Новая исправленная версия libc может просто подменить старую, и она будет подхвачена каждой из программ при новом запуске.

Есть и другое важное отличие динамической библиотеки от статической, и это отражается в степени детализации ссылок. Если определённый символ достаётся из разделяемой библиотеки (например, printf из libc), всё содержимое этой библиотеки отображается в адресное пространство. Это сильно отличается от статической библиотеки, из которой вытаскивается только тот объектный файл, который содержит определение объявленного символа.

Другими словами, разделяемая библиотека это результат работы компоновщика (а не просто собранные в кучу с помощью ar объектные файлы) с разрешёнными ссылками внутри объектов этого файла. Ещё раз: nm удачно это иллюстрирует. Для статической библиотеки nm покажет набор отдельных объектных файлов. Для разделяемой библиотеки liby.so укажет только неопределённый символ x31. Также, для нашего примера с порядком компоновки и циклической ссылкой, проблем не будет, потому что весь контент y3.o и x3.o так и так уже вытащен.

Есть также другой полезный инструмент ldd. Он показывает все разделяесые библиотеки, от которых зависит исполняемый файл или библиотека с информацией о том, где её можно найти. Чтобы программа могла удачно запуститься, нужно, чтобы все эти библиотеки были найдены, вместе со всеми их зависимостями (обычно, на UNIX системах загрузчик ищет библиотеки в списке папок, который хранится в переменной окружения LD_LIBRARY_PATH).

/usr/bin:ldd xeyes linux-gate.so.1 => (0xb7efa000) libXext.so.6 => /usr/lib/libXext.so.6 (0xb7edb000) libXmu.so.6 => /usr/lib/libXmu.so.6 (0xb7ec6000) libXt.so.6 => /usr/lib/libXt.so.6 (0xb7e77000) libX11.so.6 => /usr/lib/libX11.so.6 (0xb7d93000) libSM.so.6 => /usr/lib/libSM.so.6 (0xb7d8b000) libICE.so.6 => /usr/lib/libICE.so.6 (0xb7d74000) libm.so.6 => /lib/libm.so.6 (0xb7d4e000) libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7c05000) libXau.so.6 => /usr/lib/libXau.so.6 (0xb7c01000) libxcb-xlib.so.0 => /usr/lib/libxcb-xlib.so.0 (0xb7bff000) libxcb.so.1 => /usr/lib/libxcb.so.1 (0xb7be8000) libdl.so.2 => /lib/libdl.so.2 (0xb7be4000) /lib/ld-linux.so.2 (0xb7efb000) libXdmcp.so.6 => /usr/lib/libXdmcp.so.6 (0xb7bdf000)

На Windows, например

Ldd C:\Windows\System32\rundll32.exe ntdll.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/ntdll.dll (0x77100000) KERNEL32.DLL => /c/WINDOWS/System32/KERNEL32.DLL (0x763a0000) KERNELBASE.dll => /c/WINDOWS/System32/KERNELBASE.dll (0x73e10000) apphelp.dll => /c/WINDOWS/system32/apphelp.dll (0x71ec0000) AcLayers.DLL => /c/WINDOWS/AppPatch/AcLayers.DLL (0x78830000) msvcrt.dll => /c/WINDOWS/System32/msvcrt.dll (0x74ef0000) USER32.dll => /c/WINDOWS/System32/USER32.dll (0x76fb0000) win32u.dll => /c/WINDOWS/System32/win32u.dll (0x74060000) GDI32.dll => /c/WINDOWS/System32/GDI32.dll (0x74b00000) gdi32full.dll => /c/WINDOWS/System32/gdi32full.dll (0x741e0000) SHELL32.dll => /c/WINDOWS/System32/SHELL32.dll (0x74fc0000) cfgmgr32.dll => /c/WINDOWS/System32/cfgmgr32.dll (0x74900000) windows.storage.dll => /c/WINDOWS/System32/windows.storage.dll (0x74390000) combase.dll => /c/WINDOWS/System32/combase.dll (0x76490000) ucrtbase.dll => /c/WINDOWS/System32/ucrtbase.dll (0x74100000) RPCRT4.dll => /c/WINDOWS/System32/RPCRT4.dll (0x76b50000) bcryptPrimitives.dll => /c/WINDOWS/System32/bcryptPrimitives.dll (0x74940000) powrprof.dll => /c/WINDOWS/System32/powrprof.dll (0x73c20000) advapi32.dll => /c/WINDOWS/System32/advapi32.dll (0x76ad0000) sechost.dll => /c/WINDOWS/System32/sechost.dll (0x76440000) shlwapi.dll => /c/WINDOWS/System32/shlwapi.dll (0x76d30000) kernel.appcore.dll => /c/WINDOWS/System32/kernel.appcore.dll (0x73c10000) shcore.dll => /c/WINDOWS/System32/shcore.dll (0x76c20000) profapi.dll => /c/WINDOWS/System32/profapi.dll (0x73c70000) OLEAUT32.dll => /c/WINDOWS/System32/OLEAUT32.dll (0x76e20000) msvcp_win.dll => /c/WINDOWS/System32/msvcp_win.dll (0x74080000) SETUPAPI.dll => /c/WINDOWS/System32/SETUPAPI.dll (0x766c0000) MPR.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/MPR.dll (0x6cac0000) sfc.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/sfc.dll (0x2380000) WINSPOOL.DRV => /c/WINDOWS/SYSTEM32/WINSPOOL.DRV (0x6f2f0000) bcrypt.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/bcrypt.dll (0x73b70000) sfc_os.DLL => /c/WINDOWS/SYSTEM32/sfc_os.DLL (0x68e00000) IMM32.DLL => /c/WINDOWS/System32/IMM32.DLL (0x76d90000) imagehlp.dll => /c/WINDOWS/System32/imagehlp.dll (0x749a0000)

Причиной этого большего дробления связана с тем, что операционная система достаточно умная и вы можете дублировать дисковое пространство не только статическими библиотеками. Разные исполняемые процессы могут расшаривать также один сегмент кода (но не data/bss сегменты). Чтобы это сделать, вся библиотека должна быть отображена в один проход, чтобы все внутренние ссылки выстроились в один ряд: если один процесс вытащил a.o и c.o, а второй b.o и c.o, для операционной системы никакого совпадения не будет.

Компоновщик (или редактор связей) предназначен для связывания между собой объектных файлов, порождаемых компилятором, а также файлов библиотек, входящих в состав системы программирования.

Объектный файл (или набор объектных файлов) не может быть исполнен до тех пор, пока все модули и секции не будут в нем увязаны между собой. Это и делает редактор связей (компоновщик). Результатом его работы является единый файл, называемый, загрузочным модулем.

Загрузочный модуль – программный модуль, пригодный для загрузки и выполнения, получаемый из объектного модуля при редактировании связей и представляющий собой программу в виде последовательности машинных команд.

Компоновщик может порождать сообщение об ошибке, если при попытке собрать объектные файлы в единое целое он не смог обнаружить какой-либо необходимой составляющей.

Функция компоновщика достаточно проста. Он начинает свою работу с того, что выбирает из первого объектного модуля программную секцию и присваивает ей начальный адрес. Программные секции остальных объектных модулей получают адреса относительно начального адреса в порядке следования. При этом может выполняться также функция выравнивания начальных адресов программных секций. Одновременно с объединением текстов программных секции объединяются секции данных, таблицы идентификаторов и внешних имен. Разрешаются межсекционные ссылки.

Процедура разрешения ссылок сводится к вычислению значений адресных констант процедур, функций и переменных с учетом перемещений секций относительно начала собираемого программного модуля. Если при этом обнаруживаются ссылки к внешним переменным, отсутствующим в списке объектных модулей, редактор связей организует их поиск в библиотеках, доступных в системе программирования. Если же и в библиотеке необходимую составляющую найти не удается, формируется сообщение об ошибке.

Обычно компоновщик формирует простейший программный модуль, создаваемый как единое целое. Однако в более сложных случаях компоновщик может создавать и другие модули: программные модули с оверлейной структурой, объектные модули библиотек и модули динамически подключаемых библиотек.

Большинство объектных модулей в современных системах программирования строятся на основе так называемых относительных адресов. Компилятор, порождающий объектные файлы, а затем и компоновщик, объединяющий их в единое целое, не могут знать точно, в какой реальной области памяти компьютера будет располагаться программа в момент ее выполнения. Поэтому они работают не с реальными адресами ячеек ОЗУ, а с некоторыми относительными адресами. Такие адреса отсчитываются от некоторой условной точки, принятой за начало области памяти, занимаемой результирующей программой (обычно это точка начала первого модуля программы).

Конечно, ни одна программа не может быть исполнена в этих относительных адресах. Поэтому требуется модуль, который бы выполнял преобразование относительных адресов в реальные (абсолютные) адреса непосредственно в момент запуска программы на выполнение. Этот процесс называется трансляцией адресов и выполняет его специальный модуль, называемый загрузчиком.

Однако загрузчик не всегда является составной частью системы программирования, поскольку выполняемые им функции очень зависят от архитектуры целевой вычислительной системы, в которой выполняется результирующая программа, созданная системой программирования. На первых этапах развития ОС загрузчики существовали в виде отдельных модулей, которые выполняли трансляцию адресов и готовили программу к выполнению – создавали так называемый “образ задачи”. Такая схема была характерна для многих ОС (например, для ОСРВ на ЭВМ типа СМ-1, ОС RSX/11 или RAFOS на ЭВМ типа СМ-4 и т. п.). Образ задачи можно было сохранить на внешнем носителе или же создавать его вновь всякий раз при подготовке программы к выполнению.

С развитием архитектуры вычислительных средств компьютера появилась возможность выполнять трансляцию адресов непосредственно в момент запуска программы на выполнение. Для этого потребовалось в состав исполняемого файла включить соответствующую таблицу, содержащую перечень ссылок на адреса, которые необходимо подвергнуть трансляции. В момент запуска исполняемого файла ОС обрабатывала эту таблицу и преобразовывала относительные адреса в абсолютные. Такая схема, например, характерна для ОС типа MS-DOS. В этой схеме модуль загрузчика как таковой отсутствует (фактически он входит в состав ОС), а система программирования ответственна только за подготовку таблицы трансляции адресов – эту функцию выполняет компоновщик.

В современных ОС существуют сложные методы преобразования адресов, которые работают непосредственно уже во время выполнения программы. Эти методы основаны на возможностях, аппаратно заложенных в архитектуру вычислительных комплексов. Методы трансляции адресов могут быть основаны на сегментной, страничной и сегментно-страничной организации памяти. Тогда для выполнения трансляции адресов в момент запуска программы должны быть подготовлены соответствующие системные таблицы. Эти функции целиком ложатся на модули ОС, поэтому они не выполняются в системах программирования.

Статьи к прочтению:

Как перейти на Miui 9 Stable Global с китайской прошивки? Разблокировка загрузчика

UTM-метки - набор данных, добавляемых к URL с целью получения дополнительной информации в рамках оценки продуктивности маркетинговых кампаний. UTM-tags были разработаны компанией Urchin Software, поглощенной Google. Пять предлагаемых этими тегами параметров позволяют оценить, насколько успешно то или иное объявление. Данные, получаемые в результате таких GET-запросов, обрабатываются в различных сервисах аналитики, среди которых самые востребованные - Google Analytics и Яндекс.Метрика.

Постановка метки - процесс простой и не требующий специфических знаний (кроме тех, о которых я расскажу в данной статье).

Итак, прежде, чем перейти к формированию URL, разберемся с тем, что позволяют оценивать имеющиеся атрибуты:

• источник перехода (Google, e-mail и т.д.);
• тип трафика (например, PPC или КМС);
• наименование кампании, обеспечившей переход;
• ключ;
• дополнительные сведения для различия объявлений.

Первые три параметра из приведенного списка являются для меток обязательными, а следующие, соответственно, необязательными. Теперь познакомимся с ними подробнее. Независимо от того, в какой сети создана кампания, применяются одни и те же метки:

• utm_source;
• utm_medium;
• utm_campaign;
• utm_term;

Каждая являет собой единство двух компонентов: параметра из числа приведенных выше и соответствующего ему значения. Между ними ставится знак равенства. Поскольку меток в каждом URL минимум три, их необходимо разделить между собой, для чего используется символ &.

Теперь, собственно, образец:

domen.com/?utm_source =google&utm_medium =cpc&utm_campaign =my_sale

Значение устанавливается так, чтобы маркетолог при анализе с помощью систем аналитики имел возможность оперативно оценивать источники переходов (например, utm_ source =adwords или utm_ source = vk) , и типы трафика (utm-medium =cpc или utm-medium =ppc) .

Как видите, никаких сложностей с созданием ссылки нет, достаточно лишь задать необходимые параметры. Чтобы не ошибиться при написании ссылки или просто облегчить себе работу, когда требуется их большое количество, можно использовать специальные сервисы - генераторы UTM-меток.

[из методы]

Определение 9.22 Компоновщик (редактор связей) " это программа, предназначенная для связывания между собой объектных файлов, порождаемых компилятором, и файлов библиотек, входящих в состав системы программирования.

Объектный файл не может быть запущен до тех пор, пока все модули и секции не будут в нем увязаны между собой. Результатом работы компоновщика является исполняемый файл. Этот файл включает в себя текст программы на языке машинных кодов. При попытке создать исполняемый файл компоновщик может вывести сообщение об ошибке, если он не обнаружил какого-либо компонента.

Сначала компоновщик выбирает из первого объектного модуля программную секцию и присваивает ей начальный адрес. Программные секции остальных объектных модулей получают адреса относительно начального адреса в порядке следования. При этом может осуществляться выравнивание адресов программных секций. Одновременно с объединением текстов программных секций объединяются секции данных, таблицы идентификаторов и внешних времен. Разрешаются межсекционных ссылки.

Процедура разрешения ссылок сводится к вычислению значений адресных констант процедур, функций и переменных с учетом перемещений секций относительно начала собираемого программного модуля. Если при этом обнаруживаются ссылки к внешним переменным, отсутствующим в списке объектных модулей, редактор связей организует их поиск в библиотеке необходимую составляющую найти не удается, формируется сообщение об ошибке.

Обычно компоновщик формирует простейший программный модуль, создаваемый как единое целое. Однако в более сложных случаях компоновщик может создавать и другие модули: программные модули с оверлейной структурой, объектные модули библиотек и модули динамически подключаемых библиотек.

Компоновщик (также реда́ктор свя́зей, линкер - от англ. link editor, linker) - программа, которая производит компоновку - принимает на вход один или несколько объектных модулей и собирает по ним исполнимый модуль.

Для связывания модулей компоновщик использует таблицы имён, созданные компилятором в каждом из объектных модулей. Такие имена могут быть двух типов:

Определённые или экспортируемые имена - функции и переменные, определённые в данном модуле и предоставляемые для использования другим модулям

Неопределённые или импортируемые имена - функции и переменные, на которые ссылается модуль, но не определяет их внутри себя

Работа компоновщика заключается в том, чтобы в каждом модуле разрешить ссылки на неопределённые имена. Для каждого импортируемого имени находится его определение в других модулях, упоминание имени заменяется на его адрес.

Компоновщик обычно не выполняет проверку типов и количества параметров процедур и функций. Если надо объединить объектные модули программ, написанные на языках со строгой типизацией, то необходимые проверки должны быть выполнены дополнительной утилитой перед запуском редактора связей.