鏈接器如何知道extern函數的定義在哪里？

Question

我讀了幾篇帖子並得出結論，extern告訴編譯器“這個函數存在，但它的代碼在其他地方。不要驚慌。” 但鏈接器如何知道函數的定義位置。

我的案例： - 我正在研究Keil uvision 4.有一個頭文件grlib.h，主函數在grlib_demo.c（它包含grlib.h）。 現在，有一個函數GrCircleDraw（）在Circle.c中定義並在grlib_demo.c中調用，還有一個語句

extern void GrCircleDraw（所有參數）;

在grlib.h中。 我的查詢是鏈接器如何知道GrCircleDraw（）的定義，因為Circle.c不包含在grlib.h和grlib_demo.c中

注意： - 文件grlib.h和Circle.c位於同一文件夾中。 代碼運行成功。

Answer 1

簡單的答案是“編譯器不需要知道，但鏈接器必須能夠找到它”。 通過多個.o文件或通過庫，鏈接器必須能夠找到GrCircleDraw函數的單個定義。

Answer 2

編譯器只將extern函數的名稱放入.obj文件中。 編譯器不需要了解更多信息。

當您開始鏈接時，作為開發人員，您有責任將所有必需的目標文件和庫文件提供給鏈接器。 鏈接器會將所有這些功能安排到二進制文件中。 如果您沒有指定正確的庫或.obj文件，那么鏈接將會因unresolved blah-blah失敗。

通常隱式包含默認庫。 這使事情復雜化並產生幻想。 您始終可以指定不需要任何隱式庫並明確包含所有內容。 不幸的是，每個系統都以自己的方式完成。

Answer 3

當你編譯的.o文件ELF格式 ，你對很多事情.o文件如：

• 包含代碼的.text部分;
• 包含全局變量的.data ， .rodata ， .rss部分;
• .symtab包含.o中的符號列表（函數，全局變量等）（以及它們在文件中的位置）以及.o文件使用的符號;
• 諸如.rela.text部分，它們是重定位列表 - 這些是鏈接編輯器（和/或動態鏈接器）必須進行的修改，以便將程序的不同部分鏈接在一起。

在來電方面

讓我們編譯一個簡單的C文件：

extern void GrCircleDraw(int x);

int foo()
{
  GrCircleDraw(42);
  return 3;
}

int bla()
{
  return 2;
}

有：

gcc -o test.o test.c -c

（我正在使用我的系統的本機編譯器，但在交叉編譯到ARM時它將工作完全相同）。

您可以使用以下命令查看.o文件的內容：

readelf -a test.o

在符號表中，您將找到：

Symbol table '.symtab' contains 10 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
[...]
     8: 0000000000000000    21 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 foo
     9: 0000000000000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND GrCircleDraw
    10: 0000000000000015    11 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 bla

我們的foo函數有一個符號， bla有一個符號。 值字段在.text部分中給出它們的位置。

使用的符號GrCircleDraw有一個符號：它未定義，因為此函數未在此.o文件中定義，但仍可在其他位置找到。

在.text部分（ .rela.text ）的重定位表中，您會發現：

Relocation section '.rela.text' at offset 0x260 contains 1 entries:
  Offset          Info           Type           Sym. Value    Sym. Name + Addend
00000000000a  000900000002 R_X86_64_PC32     0000000000000000 GrCircleDraw - 4

該地址在foo ：鏈接編輯器將使用GrCircleDraw函數的地址修補此地址處的指令。

在被叫方

現在讓我們自己編譯一個GrCircleDraw的實現：

void GrCircleDraw(int x)
{

}

我們來看看它的符號表：

Symbol table '.symtab' contains 9 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
[...]
     8: 0000000000000000     9 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 GrCircleDraw

它有一個GrCircleDraw條目，在其.text部分中定義它的位置。

將它們連接在一起

因此，當鏈接編輯器將兩個文件組合在一起時，它知道：

• 哪個函數定義在哪個.o文件及其位置;
• 在調用者的代碼中，它必須使用被調用者的地址進行更新。

Answer 4

鏈接通常以這種方式發生：迭代命令行並給出每個參數

1. 如果是目標文件則直接使用，
2. 在需要的范圍內使用（=實現到目前為止尚未解決的所有參考文獻）。

最后，必須完成每個參考才能成功鏈接。 鏈接器命令行中給出的行的順序很重要。