链接脚本

概述

链接脚本（Linker Script）是用于指导链接器（Linker）如何将程序的不同部分（如代码、数据、库等）组织到最终可执行文件或库文件中的文件。链接器在编译过程的最后阶段运行，负责将各个目标文件（.o 文件）和库文件链接在一起，生成最终的可执行文件。链接脚本提供了对最终生成文件布局的精细控制。

基本结构

链接脚本通常包含以下几个部分：

OUTPUT_FORMAT

指定输出文件的格式，如 ELF、COFF 等。

ENTRY

指定程序的入口点，通常是程序的起始函数，如 main 或 _start。

SECTIONS

定义输出文件的内存布局，包括各个段的名称、属性和内容。
SECTIONS 部分是链接脚本的核心，它定义了程序的内存布局。以下是一些基本的语法和要素：

段名

在链接脚本（Linker Script）的 SECTIONS 部分中，段名（section name）用于标识和定义程序的不同内存区域。这些段名通常遵循一定的命名约定，并且与程序的内存布局和访问要求密切相关。以下是一些常见的段名及其用途：

  1. .text：

    • 用途：包含程序的执行代码，即机器指令。
    • 特点：通常具有只读属性，并且需要按照特定的对齐要求（如4字节或8字节对齐）来放置。

  2. .data：

    • 用途：包含已初始化的全局和静态变量。
    • 特点：在程序启动时，这些变量会被赋予在编译时确定的值，并且需要存储在可读写的内存区域中。

  3. .bss：

    • 用途：包含未初始化的全局和静态变量。
    • 特点：这些变量在程序加载时会被自动清零（或保持未初始化状态，具体取决于实现），并且通常也需要存储在可读写的内存区域中。.bss 段不占用磁盘空间，因为它只包含变量的长度信息，而不包含实际的数据内容。

  4. .rodata：

    • 用途：包含只读数据，如常量字符串、常量数值等。
    • 特点：这些数据在程序运行期间不会被修改，因此可以存储在只读内存区域中以节省空间。

  5. .idata（或类似名称，如 .idata$、.idata$2 等，具体取决于编译器和链接器）：

    • 用途：保存导入函数和库的相关信息，用于在程序运行时链接外部模块。
    • 特点：这个段在动态链接的上下文中尤为重要，因为它包含了动态链接所需的所有符号和重定位信息。

  6. .edata（或类似名称）：

    • 用途：包含导出函数和变量的地址信息，以便其他程序可以调用。
    • 特点：这个段通常与 .idata 段一起使用，在动态链接的上下文中提供导出符号的信息。

  7. .rsrc（或类似名称，如 .rsrc$）：

    • 用途：存储程序所使用的各种资源，如图标、位图、菜单、对话框等。
    • 特点：这些资源通常是嵌入在可执行文件中的，并且在程序运行时被加载和显示。

  8. .debug：

    • 用途：包含调试相关的信息，如符号表、源代码行号等。
    • 特点：这些信息对于调试程序非常有用，但在发布版本中通常会被去除以减少文件大小和提高安全性。

地址

可以使用 . = 地址 来设置当前段的起始地址。地址可以是绝对地址，也可以是相对于某个基地址的偏移量。

内容

使用花括号 {} 来包含段的内容。内容可以是具体的目标文件（如 start.o），也可以是通配符表达式（如 *(.text)），表示包含所有输入文件的指定段。

属性

可以为段指定一些属性，如对齐要求（ALIGN(n)）、加载地址和运行地址（>region AT >load_region）等。

符号

可以在段中定义符号，用于在程序中引用段的起始地址或结束地址。

  • __bss_start 和 __bss_end 可以用于定位 .bss 段的边界。

==注意：对于32位的SOC来说，CPU都是以4字节对齐来进行访问的。所以__bss_start和__bss_end的地址一定要是4字节对齐的。==

基本语法

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OUTPUT_FORMAT("elf64-x86-64")
ENTRY(main)

SECTIONS
{
    . = 0x10000;                /* 设置当前位置（即段的起始地址）为 0x10000 */

    .text : {                   /* 代码段 */
        *(.text)                /* 包含所有输入文件的 .text 段 */
    } >FLASH                    /* 指定段应该放置在 FLASH 内存中 */

    .data : {                   /* 数据段 */
        *(.data)                /* 包含所有输入文件的 .data 段 */
    } >SRAM AT >FLASH           /* 指定段应该放置在 SRAM 中，但加载到 FLASH 中 */

    _edata = .;                 /* 数据段结束地址 */

    .bss : {                    /* 未初始化数据段 */
        *(.bss)                 /* 包含所有输入文件的 .bss 段 */
    } >SRAM                     /* 指定段应该放置在 SRAM 中 */

    _end = .;                   /* 最终结束地址 */

    /DISCARD/ : {               /* 丢弃的段 */
        *(.note.GNU-stack)      /* 丢弃 GNU 栈注记段 */
        *(.comment)             /* 丢弃注释段 */
    }

    FLASH : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 256K  /* FLASH 内存区域 */
    SRAM : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 64K    /* SRAM 内存区域 */
}

链接脚本的使用

在编译和链接程序时，可以通过 -T 选项指定链接脚本。例如：

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ld -T my_linker_script.ld -o my_program my_program.o

或者在使用 GCC 时：

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gcc -o my_program my_program.c -Wl,-T,my_linker_script.ld

链接脚本为开发者提供了对程序内存布局的完全控制，这在嵌入式系统开发中尤其重要，因为嵌入式系统的资源通常有限，并且需要精确控制程序的内存布局。