链接器与加载器详解：内存管理与目标文件格式

"链接器和加载器中文版" 在计算机科学中，链接器和加载器是构建可执行程序的关键组件，它们处理从源代码到实际运行的机器代码的转换过程。这本书深入探讨了这两个概念以及相关体系结构问题，目标文件格式和存储空间分配。 链接器的主要任务是将编译器生成的多个目标文件合并成一个单一的可执行文件或库。这个过程中涉及符号管理和重定位。符号管理是指处理函数和变量的名称，确保它们在程序中的正确引用。重定位则是指修正代码中的地址，使其适应内存中的实际位置。 加载器则负责在程序运行时将可执行文件加载到内存，并执行必要的准备操作，如设置栈、初始化全局变量和执行重定位。地址绑定的历史角度表明，早期系统中链接和加载往往是分开的，但现代操作系统中，这两个步骤可能同时进行，即动态链接。 体系结构问题主要讨论的是不同硬件平台上的内存管理、指令格式、过程调用约定、数据对齐和虚拟内存。例如，应用程序二进制接口（ABI）定义了软件如何与特定硬件交互，包括内存地址、字节顺序和对齐规则。各种处理器架构，如IBM370、SPARC、SPARCV8、SPARCV9和Intel x86，它们的指令格式、过程调用和寻址方式各有特点。分页和虚拟内存技术允许操作系统管理物理内存，提供更大的地址空间和内存保护。 目标文件包含了编译后的机器代码、数据和符号信息。常见的目标文件格式有Unix的a.out、ELF（Executable and Linkable Format）、IBM360的目标格式以及Microsoft的PE（Portable Executable）和OMF（Object Module Format）。这些格式各具特色，如a.out包含了头部信息用于与虚拟内存交互，而ELF则支持动态链接和位置无关代码，以实现共享库和程序的高效使用。 存储空间分配涉及到如何有效地在内存中安排代码和数据。段是基本的分配单位，它们可以有不同的类型，如代码段、数据段等。段与页面对齐是为了优化性能和内存管理。公共块的处理是存储空间分配中的一个重要考虑因素，它们通常会被放置在同一段内以节省内存并提高效率。 综合来看，链接器和加载器的工作是复杂且关键的，它们是软件生命周期中不可或缺的一部分，直接影响着程序的性能和可移植性。通过理解和掌握这些知识点，开发者可以更好地理解和优化他们的代码，适应不同的计算环境。