【存储器管理】程序的装入和链接

概要

程序执行过程中，一共经历了四步，最终生成可执行的目标文件hello，这四个步骤分别是：预处理，编译，汇编，链接。

预处理：预处理器（cpp）预处理就是把程序中引用文件，插入到当前文本文件中，比如开头的#include <stdio.h>，包含了stdio.h文件，预处理命令就会读取stdio.h文件的内容，把它插入到当前的hello.c文件中，生成一个叫hello.i的文件；

编译：编译器（ccl)  编译这个阶段就比较重要了，我们平常使用的高级语言有很多种，C，C++，Java……，每种语言书写表达的方式不尽相同，如何把这些不同的语言统一转换成一种格式，让计算机理解他们要做的都是同一件事情呢？那就要靠编译器了！这里不同的语言使用的编译器也不相同，但要实现的功能是一致的。编译器中存在一个叫做“汇编语言程序”的东西，汇编语言大概是最接近机器语言的了，编译器要做的事情，就是把预处理完毕的hello.i文件翻译成汇编语言，生成的文件叫做hello.s；

汇编：汇编器（as）要做的就是把编译生成的汇编语言，翻译成机器能读懂的二进制语言，叫做hello.o；

链接：链接器（ld）看上图中代码调用了一个printf()函数，这是C编译器中的标准C库中的一个函数，单独保存在一个已经预编译好的printf.o文件中，链接器要做的就是把printf.o文件合并到我们的hello.o文件中，最终生成了可执行文件hello；

程序的装入和链接

编译程序：将用户源代码编译成若干个目标模块；
链接程序：将一组目标模块及它们所需要的库函数链接在一起，形成一个完整的装入模块
装入程序：将装入模块装入内存。

程序的装入

逻辑地址空间（或地址空间）：由程序中逻辑地址组成的地址范围。
【注意】用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为相对地址

绝对地址（物理地址）：内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址顺序编址，这种地址称为绝对地址

 

绝对装入方式

1. 逻辑地址与实际地址相同
2. 要求程序员熟悉内存的使用情况
3. 通常在程序中采用符号地址

 

可重定位装入方式

目标模块从0编址，其它地址相对于起始地址计算
重定位：装入时对目标程序中指令和数据的修改过程。

 

动态运行时装入方式

动态运行时的装入程序在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。因此，装入内存后的所有地址都仍是相对地址。

 

程序的链接

静态链接方式

在程序运行之前，先将各目标模块及它们所需的库函数，链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开。我们把这种事先进行链接的方式称为静态链接方式。

 

装入时动态链接

用户源程序经编译后所得的目标模块，是在装入内存时边装入边链接的，即在装入一个目标模块时，若发生一个外部模块调用事件，将引起装入程序去找出相应的外部目标模块，并将它装入内存。

 

运行时动态链接

在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装入内存时，立即由OS去找到该模块并将之装入内存，把它链接到调用者模块上。凡在执行过程中未被用到的目标模块，都不会被调入内存和被链接到装入模块上，这样不仅可加快程序的装入过程，而且可节省大量的内存空间。