.o / .a / .so文件究竟是什么？

Question

我想知道在编译C ++程序时，.o或.so文件中存储的确切内容。 这篇文章给出了编译过程的一个相当不错的概述，并在其.o文件的功能，而据我了解，从这个帖子 ，u和.so文件只是多个.o文件合并成一个单一的文件，以静态（.a）或动态（.so）方式链接。

但我想检查一下我是否正确理解了这样一个文件中存储的内容。 编译以下代码后

void f();
void f2(int);

const int X = 25;

void g() {
  f();
  f2(X);
}

void h() {
  g();
}

我希望在.o文件中找到以下项目：

• g()机器代码，包含一些占位符地址，其中调用f()和f2(int) 。
• h()机器代码，没有占位符
• X机器代码，只是数字25
• 某种表指定文件中的哪些地址可以找到符号g() ， h()和X
• 另一个表，指定哪些占位符用于引用未定义的符号f()和f2(int) ，这些符号必须在链接期间解析。

然后像nm这样的程序会列出两个表中的所有符号名称。

我想编译器可以通过调用f2(25)来优化调用f2(X) ，但它仍然需要将符号X保存在.o文件中，因为无法知道它是否会被用于不同的.o文件。

那会是正确的吗？ .a和.so文件是否相同？

谢谢你的帮助！

Answer 1

你对目标文件的一般想法非常正确。 在“指定文件中的哪些地址的表”中，我将“地址”替换为“偏移”，但这只是措辞。

.a文件只是简单的存档（一种早于tar的旧格式，但做同样的事情）。 你可以用tar文件替换.a文件，只要你教导链接器解压缩它们并且只链接它们中包含的所有.o文件（或多或少，有一些逻辑不能链接到目标文件中）存档不是必需的，但这只是一个优化）。

.so文件不同。 它们比目标文件更接近最终二进制文件。 解析了所有符号的.so文件至少在理论上可以作为程序运行。 事实上，对于PIE（位置无关的可执行文件），共享库和程序之间的差异（至少在理论上）只是标题中的几个位。 它们包含动态链接器如何加载库的指令（或多或少与正常程序相同的指令）和包含指令的重定位表，告诉动态链接器如何解析外部符号（同样，在程序中） 。 动态库（和程序）中的所有未解析符号都是通过间接表访问的，这些表在动态链接时填充（程序启动或dlopen ）。

如果我们对此进行了简化，那么对象和共享库之间的区别在于，共享库中已经完成了更多的工作而不进行文本重定位（这不是严格必要和强制执行的，但这是一般的想法）。 这意味着在目标文件中，汇编程序只生成了链接器随后填充的地址的占位符，对于共享库，地址填充了跳转表的地址，以便不需要更改库的文本，只有有限的跳转表。

顺便说一句。 我在说ELF。 较旧的格式在程序和库之间存在更多差异。

Answer 2

您在问题中描述的内容（函数，初始化数据和重定位表的机器代码）几乎就是.o（对象）和.so（共享对象）文件。

.a（档案）基本上是多个.o（对象）文件聚集在一起，以便在链接期间更容易参考。 （“链接库”）

.so（共享对象）文件包含一些额外的元数据，就像其他 .so一样需要链接。（xyz.so可能引用一些驻留在abc.so中的函数，以及abc.so需要的信息链接，加上可选的路径，在哪里找到abc.so（RPATH），需要在xyz.so中编码。）

Windows .dll（动态链接库）文件基本上是具有不同名称的共享对象（.so）。

免责声明：这显着简化了事情，但与“The Truth（tm）”足够接近，以满足日常开发人员的需求。