剖析 GCC 的【重定位】过程——构建更清晰的内存执行模型

**前言** 

在计算机程序的编译和链接过程中，代码重定位是一个至关重要的步骤。它确保了代码在不同环境下都能正确运行，并建立了程序在内存中的布局。

本文将详细分析 GCC 编译器在 Linux 环境下的代码重定位过程，探索重定位的运作原理，理解程序在执行时的内存模型，掌握编译器和链接器的工原理，提升编程技术。

**GCC 重定位过程** 

GCC 的重定位过程可以分为以下几个步骤：

1. **汇编器生成目标文件** 

当我们使用 GCC 编译 C/C++ 代码时，汇编器会将源代码转换为汇编代码，再将汇编代码编译成目标文件。目标文件包含了编译后的机器代码和符号表，符号表中记录了所有在代码中定义或引用的符号，包括函数、变量和标签等。

2. **链接器生成可执行文件或共享库** 

链接器将多个目标文件链接在一起，生成可执行文件或共享库。链接器首先会将各个目标文件中的符号表合并，生成一个完整的符号表。然后，链接器会根据符号表中的信息，将各个目标文件中的代码和数据段合并在一起，生成可执行文件或共享库。

3. **重定位** 

在链接过程中，链接器会对可执行文件或共享库中的代码和数据段进行重定位。重定位是指将代码和数据中的符号地址转换为绝对地址。符号地址是相对地址，它相对于代码或数据段的起始地址。绝对地址是物理地址，它相对于内存的起始地址。

链接器在重定位过程中，会使用重定位表来记录需要重定位的符号地址和对应的绝对地址。重定位表是由链接器生成的，它包含了所有需要重定位的符号地址和对应的绝对地址。

4. **生成可执行文件或共享库** 

重定位完成后，链接器会生成可执行文件或共享库。可执行文件可以直接在操作系统上运行，共享库可以被其他可执行文件或共享库调用。

**重定位的意义** 

重定位具有以下几个意义：

* 允许代码在不同的环境下运行。由于符号地址是相对地址，因此代码可以在不同的环境下运行，而无需修改代码本身。
* 允许代码和数据段在内存中任意放置。由于绝对地址是物理地址，因此代码和数据段可以在内存中任意放置，而无需修改代码本身。
* 允许动态链接。动态链接是指在程序运行时加载共享库。由于重定位表记录了需要重定位的符号地址和对应的绝对地址，因此程序可以在运行时动态加载共享库，并正确地调用共享库中的函数。

**总结** 

代码重定位是编译和链接过程中的一个至关重要的步骤，它确保了代码在不同环境下都能正确运行，并建立了程序在内存中的布局。GCC 编译器通过使用重定位表来记录需要重定位的符号地址和对应的绝对地址，从而实现了代码重定位。