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GUN之ld

本文将介绍 GNU ld 及其使用，参考Using LD, the GNU linker

1 Overview

ld将目标文件和静态库文件结合在一起，重定向他们的数据，合并符号引用。编译程序的最后一步通常是运行ld。

ld接受AT&T链接编辑命令语言语法（AT&T Link Editor Command Language syntax）格式的链接命令语言（Linker Command Language）文件，来显式地控制整个链接过程。

ld使用BFD库操作目标文件，这允许ld支持链接不同格式的目标文件。

许多链接器在发生错误后立即停止执行，而GNU ld尽可能继续执行，便于定位更多的错误。

2 命令行选项

链接器支持一大堆命令行选项，但是在任何特定的环境，都只有少量的选项被使用。例如，最基本的链接命令：

ld -o a.out /lib/crt0.o hello.o -lc

上述命令告诉ld，链接crt0.o，hello.o和libc.a或者libc.so产生一个可执行文件a.out。

2.1 选项顺序

一些选项可以出现在任何位置。然而涉及文件的命令，如-l或者-T，文件会在命令出现的位置被读入。保持和目标文件及其它文件选项的相对位置。后面可以看到，这些顺序是重要的。

2.2 重复选项

非文件选项重复，且其参数与之前的不同。或者没有影响，或者覆盖之前（命令行左侧）的参数。出现多次有意义的参数在后面会提到。

2.3 非选项参数

非选项参数是要被链接的目标文件或者静态库文件，他们可以出现任何位置。

2.4 链接脚本

链接脚本可以用非选项参数的方式设置，链接器会先将其当成目标文件格式，当不能识别目标文件的格式时，他将其当成一个链接脚本。这种方式的链接脚本，增大主链接器脚本，而不是替换。主链接器脚本是缺省链接脚本，或者-T指定的链接脚本。

2.5 选项参数格式

单字符选项，前面有且仅有一个破折号，参数或者选项连在一起，或者作为一个独立的参数，立即跟在选项后面。如"-lc" 或"-l c"。

多字符选项，选项名前有一个或两个破折号，如"-trace-symbol"与"--trace-symbol"是一样的。唯一的例外是，o 开头的多字符选项必须使用双破折号，如"--omagic"，这是为了避免和 -o 冲突。

多字符选项的参数同样有两种形式，或者使用=、或者作为一个独立的参数立即跟在选项后面，如"--trace-symbol=foo"与"--trace-symbol foo"是一样的。

2.6 gcc传递链接选项

如果链接器不是直接被调用，而是通过一个编译器驱动（如gcc），那么所有的链接器选项应当使用一个前缀"-Wl,"，或者其它编译器驱动支持的形式，如

gcc -Wl,--start-group foo.o bar.o -Wl,--end-group

这很重要，因为上层驱动可能默默地丢掉链接选项。

如果选项带参数，空格会导致上层驱动误解，这时可以使用不带空格形式，单字符选项连在一起，多字符选项使用=。如

gcc foo.o bar.o -Wl,-eENTRY -Wl,-Map=a.map

或者将整个链接选项用引号（我认为可以，手册没提到这种用法），如：

gcc foo.o bar.o "-Wl,-e ENTRY" "-Wl,-Map a.map"

3 部分参数

  • -e entry, --entry=entry

使用entry符号，作为开始程序执行的入口，而不是缺省的入口点。如果没有entry符号，则链接器将其当做数字，作为入口地址。数字被翻译为10进制的；如果是0x开头，则被翻译为16进制的；如果是0开头，则是8进制。

  • -fini=name

创建可执行文件和共享文件时，设置DT_FINI为name指定的地址。缺省，链接器使用_fini。

  • -h name, -soname=name

创建共享目标文件时，指定DT_SONAME的值。

  • -init=name

创建可执行文件或者共享文件时，设置DT_INIT为name指定的地址，缺省，链接器使用_init。

  • -l namespace, --library=namespec

添加静态库或动态库，先搜索libnamespec.so的动态库，没有再搜索libnamespec.a的静态库。如果namespec是:filename的形式，则直接搜索叫filename文件名的库。链接器只会搜索库一次，也就是说，如果库定义了一个符号，而目标文件在方面，不会往前搜索。所以通常被依赖者要放在后面。可以指定同一个库多次。

  • -L searchdir, --library-path=searchdir

指定库的搜索路径。如果使用-T指定了链接脚本，也指定了链接脚本的搜索路径。搜索路径是全局的，即使他们放在-l之后也同样生效。搜索的顺序，按照-L的顺序。

  • -o ouput, --output=output

指定输出文件的名字，如果没有指定为a.out。

  • -q, --emit-relocs

在完全链接的可执行文件中，保留可重定向section和内容。

  • -i, -r, --relocatable

产生可重定向目标文件。

  • -s, --strip-all

清掉输出文件的所有符号信息。

  • -T scriptfile, --script=scriptfile

指定链接器脚本，如果不在当前目录，则尝试搜索-L指定的目录。

  • -x, --discard-all

删除所有本地符号

  • -X, --discard-locals

删除所有本地临时符号，这些符号通常以系统定义的本地符号前缀开始，如.L

  • -( archives -), --start-group archives --end-group

archives是共享文件的列表，它们可以是显式的名字或者-l选项。这些文件将被搜索多次来解析未定义符号，通常只有循环依赖的时候才需要这种方式。

  • -Bdynmic, -dy, -call_shared

链接共享库，而不是静态库，影响后续的-l选项。

  • -Bstatic, -dn, -non_shared, -static

链接静态库，而不是共享库，影响后续的-l选项。

  • -Ifile, --dynamic-linker=file

指定动态链接器的名字。

  • --fatal-warnings, --no-fatal-warnings

是/否将所有的警告当做错误。影响之后的选项。

  • -M, --print-map, -Map=file

打印link map到stdout或者文件。

  • -nostdlib

只搜索命令行或者脚本指定的链接路径。

  • -pie, --pic-executable

创建位置独立可执行文件。

  • -rpath=dir

指定运行时库搜索路径。

  • -shared, -Bshareable

创建共享库。

  • --section-start=sectionname=org, -Tbss=org, -Tdata=org, -Ttext=org

定位section到绝对地址。org必须是16进制，可以省略前导0x。

  • -Ttext-segment=org, -Trodata-segment=org

设置text，rodata段的第一个字节到绝对地址。

4 crt*.o

CRT: C Run-Time Libraries

  • crtbegin.o ，crtend.o

包含全局构造、析构函数相关部分。

  • crt1.o

包含程序的入口函数 _start，由它负责调用 __libc_start_main 初始化libc并且调用 main 函数进入真正的程序主体。

  • crti.o， crtn.o

分别包含 .init 段和 .finit 段的一些辅助代码。

运行库在目标文件后引入 .init段（main()前执行）和 .finit 段（main()后执行）。

链接器将 .init 段与 .finit 段合并，并产生 _init() 与 _finit()。

call_graph