静态链接 VS 动态链接

什么是链接?

链接其实就是连接的意思，将所有相关的东西连接起来。

简单理解静态连接和动态链接：

静态链接：编译时完成链接

动态链接：程序运行起来后，根据需求再去链接，这就是动态链接

 

静态链接

什么是静态链接

所谓静态链接，其实就是在编译时，调用ld/collect2链接程序，将所有的.o中的机器指令整合到一起，然后保存到可执行文件中。

什么时候用到静态链接呢？

编译时用到，编译时的链接就是静态链接，所以链接程序ld/collect2，也可以称为静态链接器。

静态链接时做了什么事？

两件事，符号解析 和 重定位。

符号解析

符号解析的作用

符号解析的目的就是将符号的引用（使用）和符号的定义联系起来。

举例

为了方便实现符号解析，编译得到.o文件时，每个.o文件都会包含符号一张的符号表。

符号表记录什么？

①记录本模块定义了些什么符号

②记录本模块引用了些什么符号

旁注：单个.c文件，也被称为一个模块，整个工程就是以模块为单位来进行组织的，模块化组织很重要，不进行模块化在组织的话，就只能将所有内容全写到一个文件中，对于大型c程序来说，显然很难操作。但是模块化组织有一个麻烦事就是，你需要将所有的模块合成一个完整的可执行程序，这个合成的麻烦事就是由collect2/ld来承担的。

重定位

怎么理解重定位这三个字？

简单理解就是，之前的地址不对，重新定位新地址，就好比导航时目的地址弄错了，重新定位一个新的目的地址，这就是“重定位”的含义。

重定位作用

将.o文件中每个机器指令的逻辑地址，重定位为（转为）实际运行的地址。

①如果是裸机运行的：运行的地址就是内存的物理地址。

②如果是基于OS运行的：运行地址就是虚拟内存的地址。不过虚拟内存机制，最终还是会将虚拟地址会转为物理地址。

.o中的逻辑地址

逻辑地址只是理论上的，这个地址是无法被cpu取指运行的，因为逻辑地址即不是实际的物理地址，也不是虚拟内存的虚拟地址，它只是在编译时临时给的一个编号。.o中的每个节（.text/.rodata/.data等），逻辑地址都是从0开始的。由于.o是纯二进制文件，很难被阅读，所以需要将它反汇编为ascii的汇编。反汇编时，每条二进制的机器指令，会被翻译为对应的每条汇编指令，是一一对应的关系。

旁注1：在64位系统下，地址是64位的，所以十六进制的0地址有16个0。

旁注2：我们这里只关心地址问题，有关.o文件的更多内容，我们这里不做介绍。

可执行程序中的运行地址

我们这里编译出的可执行文件，是运行在Linux的虚拟内存上的，所以重定位后的运行地址是“虚拟地址”。

在Linux下，链接器重定位后的虚拟地址是多少呢？

①32位Linux系统 在32位Linux里面，虚拟地址是32位的，也就是4个字节。在32位的Linux下，重定位后，虚拟地址从0x08048000开始。0x08048000：32位。每个节不再是从0开始的，节之间的虚拟地址是挨着的

②64位系Linux统 在64位Linux里面，虚拟地址是64位的，也就是8个字节。虚拟地址从0x0000000000400000开始。0x0000000000400000：64位。每个节不再是从0开始的，节之间的虚拟地址是挨着的

 

动态链接

什么是动态链接？

所谓动态链接，就是在编译的时候只留下调用接口，当程序真正运行的时候，才去链接执行，动态链接这件事不是在编译时发生的，是在程序动态运行时发生的，所以叫称为动态链接。

什么时候用到动态链接呢？

使用动态库时，动态库就是动态链接的。比如程序中调用printf函数，这个函数基本都是动态库提供的，程序编译后代码里面是没有printf函数代码的，只有printf这个接口，当程序运行起来后，再去动态链接printf所在的动态库，那么程序就能调用printf函数了。

如何理解这里说的接口？

站在ascii的c源码角度来说，这个接口就是printf函数名，但是程序被编译为二进制后，printf就变成了一个地址，所以站在二进制的角度来说，接口就是函数第一条指令的地址。

动态链接的实现者是谁

参考：剖析gcc -v输出

动态链接由动态链接器来实现的，回顾gcc -v显示的链接信息

动态链接器

-dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2（链接（加载）动态库）