程序的加载(上)

IOS

2023-10-20 21:24:16

1. 程序加载概述

程序加载是指将可执行文件从磁盘加载到内存中的过程，以便操作系统可以执行该程序。程序加载过程分为以下几个步骤：

内存分配：为程序分配内存空间，包括代码段、数据段和堆栈段。
代码段加载：将程序的代码从可执行文件中复制到内存中的代码段中。
数据段加载：将程序的数据从可执行文件中复制到内存中的数据段中。
符号表加载：将程序的符号表从可执行文件中复制到内存中。
全局变量初始化：将程序的全局变量初始化为默认值。

2. 内存分配

在程序加载之前，操作系统需要为程序分配内存空间。内存空间分为代码段、数据段和堆栈段。

代码段：用于存放程序的代码。
数据段：用于存放程序的数据，包括全局变量、静态变量和局部变量。
堆栈段：用于存放函数调用时的临时数据。

内存空间的分配通常由操作系统动态完成，即在程序加载时分配，在程序退出时释放。

3. 代码段加载

代码段加载是指将程序的代码从可执行文件中复制到内存中的代码段中。代码段加载通常由操作系统自动完成。

代码段加载完成后，程序的代码就可以被执行。

4. 数据段加载

数据段加载是指将程序的数据从可执行文件中复制到内存中的数据段中。数据段加载通常由操作系统自动完成。

数据段加载完成后，程序的数据就可以被访问。

5. 符号表加载

符号表加载是指将程序的符号表从可执行文件中复制到内存中。符号表是一种数据结构，用于记录程序中所有符号的地址。

符号表加载完成后，操作系统就可以通过符号表来定位程序中的符号。

6. 全局变量初始化

全局变量初始化是指将程序的全局变量初始化为默认值。全局变量初始化通常由操作系统自动完成。

全局变量初始化完成后，程序的全局变量就可以被使用。

7. 示例代码

以下示例代码演示了程序加载过程：

#include <stdio.h>

int main() {
  int a = 10;
  printf("Hello, world!\n");
  return 0;
}

我们将此代码编译成可执行文件 a.out，然后使用 objdump 命令查看可执行文件的结构：

$ objdump -h a.out

a.out:     file format elf32-i386

Sections:
Idx Name          Size      VMA               LMA               File off  Algn
  0 .interp       12        0804814c        0804814c        00013c    2
  1 .note.ABI-tag 4        08048158        08048158        000148    1
  2 .note.gnu.build-id 20        0804815c        0804815c        00014c    4
  3 .gnu.hash      24        0804817c        0804817c        00016c    4
  4 .dynsym       24        08048190        08048190        00018c    4
  5 .dynstr       16        080481a4        080481a4        0001a0    1
  6 .rela.plt     8        080481b0        080481b0        0001b0    4
  7 .plt          24        080481b8        080481b8        0001b8    4
  8 .text         32        080481dc        080481dc        0001bc    4
  9 .rodata       0         080481f0        080481f0        0001f0    1
 10 .eh_frame_hdr 52        080481f0        080481f0        0001f0    4
 11 .eh_frame     72        0804822c        0804822c        00022c    4
 12 .init_array   4        08048280        08048280        000280    4
 13 .fini_array   4        08048284        08048284        000284    4
 14 .jcr          0         08048288        08048288        000288    1
 15 .dynamic      88        08048288        08048288        000288    4
 16 .got          20        080482a8        080482a8        0002ac    4
 17 .got.plt      16        080482bc        080482bc        0002bc    4
 18 .data         4        08049638        08049638        001638    4
 19 .bss          4        0804963c        0804963c        00163c    4