LD объединяет несколько объектных и архивных файлов, группирует сегменты данных и очищает таблицу символов.
LD поддерживает "Язык управления линкером", являющийся надмножеством "Языка управления линкером" фирмы AT&T, для обеспечения полного контроля над процессом линковки.
Данная версия LD использует библиотеку BFD для работы с объектными файлами. Это позволяет ld читать, объединять и записывать файлы в различных форматах - для примера, COFF или a.out. Файлы в различных форматах могут быть слинкованы вместе для создания файла в любом формате, поддерживаемом библиотекой BFD. ( См. Главу 5 для более полной информации.)
Кроме гибкости, LD обеспечивает еще более полную диагностическую информацию по сравнению с другими линкерами. Большинство линкеров прекращают выполнение сразу же после обнаружения ошибки. LD продолжает работать, пока это возможно, позволяя Вам распознавать ошибки, и даже в некоторых случаях получая объектный файл на выходе.
LD создавался для обеспечения максимально возможного контроля за процессом линковки и совместимости с другими линкерами. В результате в LD большое число опций, управляющих поведением линкера.
Список опции которые используются в LD:
ld [ -o <имя выходного файла> ] <объектный файл>
[-A<архитектура>] [-b <входной-файл>]
[-Bstatic] [-Bdynamic] [-Bsymbolic]
[-c <MRI-имя-файла>] [-d | -dc | -dp]
[-defsym <символ=выражение>]
[-dinamic-linker файл] [-embeded-relocs]
[-e <вхождение>] [-F] [-F<формат>]
[-format <входной-файл>] [-g] [-G <значение>]
[-help] [-i] [-l имя] [-L <католог-поиска>]
[-M] [-map <файл-карты>] [-m <эмуляция>]
[-N| -n] [-noinhabit-exec] [-no-keep-memory]
[-oformat <формат выходного файла>] [-R <имя-файла>]
[-relax] [-retain-symbols-file <имя-файла>]
[-r| -Ur] [-rpath <имя-директории>] [-rpath-link <имя-директории>]
[-S] [-s] [-soname <имя>] [-shared]
[-sort-common] [-stats] [-Т <командный-файл>]
[-Ttext <орг>] [-Tdata <орг>]
[-Tbss <орг>] [-t] [-tradional-format]
[-u <cимвол>] [-V] [-v] [--verbose] [-version]
[-warn-common] [-warn-constructors] [-warn-once]
[-y <символ>] [-X] [-x]
[-( <архивы> -)]
[--start-group <архивы> --end-group]
[-split-by-reloc <число>] [-split-by-file]
[-whole-archive]
Такое изобилие опций может показаться отталкивающим, но на самом деле большинство опций используются крайне редко. Например, обычно LD используется для линковки стандартных объектных файлов Юникса на стандартной Юникс системе. На такой системе для линковки файла hello.o в запускаемый файл достачно набрать следующую команду:
ld -o <имя-выходного-файла> /lib/crt0.o hello.o -lc
Опции могут находиться в командной строке в любом порядке и при необходимости могут повторяться. Повторение большинства опций с различными аргументами в большинстве случаев не будет иметь никакого эффекта, или будут переопределены предыдущие нахождения (те, которые находятся левее в командной строке) этой опции.
Исключения - опции, которые используются обычно больше одного раза: '-A', '-b' (или -format), '-defsym', '-L', '-l', '-R', '-u' и '-(' (или --start-group).
Имена объектных файлов, которые должны быть слинкованы вместе, могут находится в любом месте командной строки за исключением места между опцией и ее аргументом.
Обычно линкер запускается хотя бы с одним объектным файлом, но при желании можно указать другие формы двоичных файлов, используя опции '-l' и '-R', или используя "язык управления линкером" (далее ЯУЛ). Если никакие двоичные файлы не указаны, линкер выдаст предупреждающее сообщение "No input files" ("никаких входных файлов") и прекратит свое выполнение.
Если линкер не может распознать тип формата объектного файла, он будет считать, что это файл, содержащий команды ЯУЛ (далее скрипт или скрипт файл). Скрипт, определенный таким путем, будет добавлен к главному скрипту LD, используемому для линковки (или любому другому скрипту, используемому по умолчанию, или к скрипту, определенному с помощью опции '-T'). Эта возможность позволяет LD работать с файлами, которые кажутся объектными, а на самом деле являются скриптами.
Для опций, название которых состоит из одной буквы, аргумент опции может идти как сразу после названия опции, так и после пустого символа (например, пробела).
Для опций, имена которых состоят из нескольких букв, аргумент должен идти либо после пустого символа, либо после знака равенства ('='). Перед названием опции может быть как два тире, так и одно. Например, '-oformat' и '--oformat' описывают одинаковые опции.
-A<архитектура>
-b <входной-файл>
-Bstatic
-Bdynamic
-Bsymbolic
-c MRI-имя-файла
-d
-dc
-dp
-defsym символ=выражение
-dinamic-linker файл
-embedded-relocs
-e вхождение
-F
-Fформат
-format <входной-файл>
-g
-G значение
-help
-i
-l имя
-L <католог-поиска>
-M
-map <файл-карты>
-m эмуляция
-N
-n
-noinhabit-exec
-no-keep-memory
-о <выходной-файл>
-oformat <формат выходного файла>
-R имя файла
-relax
-retain-symbols-file <имя-файла>
-rpath <имя-директории>
Опция '-rpath' может быть использована в SunOS. По умолчанию SunOS линкер времени выполнения будет производить поиск по информации данной опцией '-L'. Но если задана опция '-rpath', поиск будет производиться исключительно при использовании данных опции '-rpath', игнорируя опцию '-L'. Это может быть весьма полезно при использовании gcc, добавляющего много опций '-L', которые могут указывать на файловые системы, смонтированные на NFS.
-rpath-link <имя-директории>
Когда линкер встречает такую зависимость при неразделяемой линковке, он будет пытаться автоматически найти требуемую разделяемую библиотеку и включить ее в процесс линковки, если она не была указана раньше. В таком случае опция '-rpath-link' определяет набор директорий, которые будут просматриваться первыми. При передаче нескольких имен директорий Вы можете использовать либо опцию '-rpath-link' несколько раз в командной строке, либо разделять имена директорий с помощью двоеточия. Линкеры используют следующие пути поиска для обнаружения требуемых разделяемых библиотек:
-r
-S
-s
-soname <имя>
-shared
-sort-common
-split-by-reloc <число>
-split-by-file
-stats
-Tbss
-Tdata <орг>
-Ttext <орг>
-Т <командный-файл>
-T<командный-файл>
-t
-tradional-format
-u <cимвол>
-Ur
--verbose
-v
-V
-version
-warn-common
Всего существует три типа глобальных символов:
'int i=1;'
'extern int i;'
'int i;'
Опция '-warn-common' может выдавать пять типов предупреждений; каждое предупреждение состоит из двух строк: первая строка описывает символ, который сейчас обрабатывается, вторая строка описывает предыдущий символ с таким же именем. Один или оба из двух символов будут общим символом.
файл(секция): warning: common of 'символ'
overridden by definition
файл(секция): warning: defined here
файл(секция): warning: definition of 'символ'
overriding common
файл(секция): warning: common is here
файл(секция): warning: multiple common
of 'символ'
файл(секция): warning: previous common is here
файл(секция): warning: common of 'символ'
overridden by larger common
файл(секция): warning: larger common is here
файл(секция): warning: common of 'символ'
overridding smaller common
файл(секция): warning: smaller common is here
-warn-constructors
-warn-once
-X
-x
-y <символ>
-( <архивы> -)
--start-group <архивы> --end-group
Вы можете изменить поведение LD с помощью внешней переменной окружения GNUTARGET.
GNUTARGET определяет формат объектного файла, если Вы не использовали опции командной строки '-b' и '-format'. Ее значение должно быть одним из возможных названий форматов объектных файлов, обрабатываемых библитекой BFD (см. 5). Если в окружении нет переменной GNUTARGET, LD использует формат объектного файла, принятый по умолчанию. Если GNUTARGET установлена в DEFAULT, тогда BFD пытается определить формат входного файла путем анализа входных файлов. Обычно этот метод успешен, но возможны некоторые затруднения, так как не существует большой уверенности, что магические числа, используемые для определения формата объектного файла, уникальны. Тем не менее, конфигурационная процедура для BFD на каждой системе помечает формат, принятый по умолчанию для этой системы, первым в списке форматов объектных файлов, среди которых производится поиск, поэтому ошибки при определении формата объектного файла довольно редки.
Язык управления линкером предоставляет полный контроль над процессом линковки, обеспечивая необходимое пользователю соответствие между входными и выходными файлами. С его помощью можно управлять:
Язык управления линкером (ЯУЛ) LD - это набор команд; некоторые из этих команд устанавливают отдельную опцию, некоторые используются для выбора группы входных файлов или для установки имени выходного файла. Два типа управления имеют фундаментальное значение в процессе линковки.
Самая фундаментальная команда LD - это команда SECTIONS (см. 3.4). Каждый осмысленный скрипт линкера должен иметь команду SECTIONS: она определяет "карту" выходного файла и изобилует множеством деталей. Ни одна другая команда ЯУЛ не является необходимой в таком большинстве случаев, как эта.
Команда MEMORY дополняет команду SECTIONS описывая доступную память в целевой архитектуре. Эта команда не является обязательной. Если Вы не будете использовать команду MEMORY, тогда LD выделит необходимый блок доступной памяти для всего вывода (см. 3.3).
Вы можете вставлять комментарии в скрипты линкера, как в языке C, используя для начала комментария символы '/*' и для завершения - символы '*/'. Как и в языке C комментарии синтаксически эквивалентны пробелу.
Множество полезных команд используют арифметические выражения. Синтаксис выражений в ЯУЛ индентичен синтаксису выражений в языке Cи со следующими особенностями:
Восьмиричное целое - это число, начинающееся с '0', после которого идет 0 или более восьмеричных цифр ("01234567").
_as_octal = 0157255;
_as_decimal = 57055;
_as_hex = 0xdead;
Для того, чтобы записать отрицательное число, используйте префиксный оператор '-' (см. 3.2.4).
_as_neg = -57005;
_fourk_1 = 4K;
_fourk_2 = 4096;
_fourk_3 = 0x1000;
Без использования двойных кавычек, имена символов могут начинаться с буквы, подчеркивания или точки и могут содержать любые буквы, подчеркивания, точки и тире. Имена символов, не заключенные в двойные кавычки, не должны конфликтовать с названиями команд ЯУЛ. Если Вы хотите использовать в имени пробелы или необычные буквы, Вы должны заключить это имя в двойные кавычки.
"SECTION" = 9;
"with a space" = "also with a space" + 10;
Специальная переменная линкера "." ("точка") всегда содержит текущую позицию вывода. Так как она всегда указывает на позицию выходной секции, она должна всегда прояляться внутри команды SECTIONS. Она может использоваться в любом месте выражения как обычный символ, но присваивания ей значения имеют побочный эффект. Если вы присвоите "точке" значение, это вызовет изменение счетчика позиций. Иногда это используется для создания дыр в выходных секциях. Счетчик позиций никогда не должен уменьшаться.
SECTION
{
ouptut;
{
file1(.text)
. = . + 1000;
file2(.text)
. += 1000;
file3(.text)
} = 0x1234;
}
Линкер распознает стандартный арифметический набор языка Cи с обычным приоритетом операций.
Приоритет Ассоциативность Операторы
высшый
1 левая - ~ !
2 левая * / %
3 левая + -
4 левая >> <<
5 левая == != > < <= >=
6 левая &
7 левая |
8 левая &&
9 левая ||
10 правая ?:
11 правая &= += -= *= /=
низший (См. 3.2.6).
Линкер использует "ленивые вычисления" для выражений. Он вычисляет значение для выражения, только когда это крайне необходимо. Линкеру необходимо значение начального адреса и длин регионов памяти для выполнения любой линковки. Эти значения вычисляются при первой же возможности, когда линкер читает скрипт. Тем не менее, если другие значения (например, значения символов) неизвестны или не являются необходимыми до окончания размещения секций, то их значения вычисляются позднее, когда другая информация (например, размеры выходных секций) доступна для использования в выражениях, присваивающих значения символам.
Вы можете создавать глобальные символы и присваивать им значения (адреса), используя любой оператор присваивания языка Cи:
символ = выражение ;
символ &= выражение ;
символ += выражение ;
символ -= выражение ;
символ *= выражение ;
символ /= выражение ;
Присваивание может появляться:
Когда линкер вычисляет выражение и присваивает его значение переменной, ей дается либо абсолютный, либо относительный тип. Выражение абсолютного типа - это выражение, в котором символ имеет значение, идентичное тому значению, которое он будет иметь в выходном файле. Выражение относительного типа - это выражение, значение которого является фиксированным смещением от начала секции.
Тип выражения зависит от его позиции в скрипт файле. Символ, значение которому присваивается в описании секции, является относительным. Символ, присваивание которому производится в любом другом месте, создается как абсолютный. Так как символ, создаваемый внутри описания секции, создается относительным к началу секции, он будет перемещаемый, если затребован перемещаемый формат объектного файла. Символ может быть создан абсолютным, даже когда присваивание ему значения происходит внутри описания секции с помощью использования функции ABSOLUTE. Для примера, чтобы создать абсолютный символ, адрес которого указывает на последний байт выходной секции с названием '.data', нужно написать:
SECTIONS{...
.data :
{
*(.data)
_edata = ABSOLUTE(.) ;
}
...}
SECTIONS{...
text 9+this_isnt_constant :
{ ...
}
...}
Иногда желательно описать символ только в том случае, если он не используется, и если он не определен другим объектом, включенным в линковку. К примеру, традиционные линкеры определяют символ 'etext'. Тем не менее, ANSI-C требует, чтобы пользователь мог использовать 'etext' в качестве имени функции без возникновения ошибки. Ключевое слово PROVIDE может быть использовано для определения такого символа. Оно используется в виде PROVIDE(символ = выражение).
ЯУЛ предоставляет большее количество функций для использования внутри скриптов.
ABSOLUTE(exp)
ADDR(section)
SECTION {...
.ouptut1 :
{
start_of_output_1 = ABSOLUTE(.) ;
...
}
.output;
{
symbol_1 = ADDR(.output1);
symbol_2 = start_of_output_1;
}
...}
ALIGN(exp)
(. + exp - 1) & ~(exp - 1)
SECTION {...
.data ALIGN(0x2000): {
*(.data)
variable = ALIGN(0x8000);
}
...}
DEFINED(<символ>)
SECTION {...
.text : {
begin = DEFINED(begin) ? begin : . ;
...
}
...}
NEXT(exp)
SIZEOF(section)
SECTIONS {...
.output {
.start = . ;
...
.end = . ;
}
symbol_1 = .end - .start;
symbol_2 = SIZEOF(.output);
...}
SIZEOF_HEADERS
sizeof_headers
Конфигурация линкера по умолчанию разрешает размещенение свободной памяти. Вы можете переопределить эту конфигурацию, используя команду MEMORY. Команда MEMORY описывает расположение и размер блоков памяти, как Вам это удобно. Необходимо использовать ее очень осторожно. Вы можете описать, какие участки памяти могут быть использованы линкером, и каких он должен избегать. Линкер не тасует секции, чтобы они помещались в доступные регион памяти, но перемещает требуемые секции в правильные регионы, исправляя ошибки, когда регионы заполняются.
Скрипт может содержать максимум одну команду MEMORY, тем не менее Вы можете определить любое необходимое Вам число блоков памяти внутри этой команды. Синтаксис этой команды таков:
MEMORY
{
<имя> (<аттр>) : ORIGIN=origin, LENGTH =len
...
}
<имя>
<аттр>
origin
len
Например, для того, чтобы определить два региона в памяти, доступные для размещения: первый, начинающийся с 0 размером 256 килобайт и второй, начинающийся с адреса 0x40000000 размером 4 мегабайта:
MEMORY
{
rom : ORIGIN = 0, LENGTH = 256K
ram : org = 0x40000000, l = 4M
}
Команда SECTIONS непосредственно указывает место расположения выходных секций, их порядок в результирующем файле и некоторые тонкости их размещения. Вы можете использовать только одну команду SECTIONS в скрипте, но Вы можете определить столько выражений внутри нее, сколько захотите. Выражения внутри команды SECTIONS могут делать одну из трех вещей:
Если Вы не используете команду SECTIONS, линкер размещает каждую входную секцию в выходную секцию с тем же названием в том порядке, в каком секции впервые встретились во входных файлах. Например, если все входные секции присутствуют в первом файле, порядок секции в выходном файле будет идентичен их порядку в первом входном файле.
Наиболее часто используемые выражения в команде SECTIONS - это описания секций, которые определяют их свойства в выходных секциях: расположение, выравнивание, содержание, образец заполнения и целевой регион памяти. Большинство из этих описаний необязательны. Простейшая форма описания секции приведена ниже:
SECTIONS { ...
secname : {
contents
}
... }
Линкер не будет создавать выходных секций, которые ничего в себе не содержат. Например:
.foo { *.(foo }
В описании секции Вы можете определить содержимое выходной секции путем перечисления нескольких входных файлов, путем перечисления нескольких секций входных файлов или путем комбинации этих двух способов. Вы также можете разместить контрольные данные в секции и описать символы, зависящие от начала секции.
Содержимое описания секции может включать любые типы описанных ниже выражений; Вы можете включать их в описание секции столько раз, сколько необходимо, разделяя отдельные выражения пробелом.
<имя-файла>
Для того чтобы определить список файлов, нужно набрать
.data : { afile.o bfile.o cfile.o }
<имя-файла>(<секция>)
<имя-файла>(<секция>, <секция>, ...)
<имя-файла>(<секция> <секция> ...)
Если Вы уже включили несколько файлов с помощью их имени, '*' ссылается на все оставшиеся файлы, т.е. те файлы, имя которых во входном файле не было еще определено.
Например, чтобы скопировать секции с номерами от одного до четырех из файла в формате 'Oasys' в секцию '.text' файла в формате 'a.out', и секции 13 и 14 в секцию '.data', необходимо дать следующие команды:
SECTIONS {
.text :{
*("1" "2" "3" "4")
}
.data :{
*("13" "14")
}
}
<имя-файла>(COMMON)
* (COMMON)
Например, следующий скрипт разделяет выходной файл на три секции с названиями: '.text', '.data', '.bss', беря из каждого входного файла соответствующие секции:
SECTIONS {
.text : { *(.text) }
.data : { *(.data) }
.bss : { *(.bss) *(COMMON) }
}
SECTIONS {
outputa 0x10000 :
{
all.o
foo.o (.input1)
}
outputb :
{
foo.o (.input2)
foo1.o (.input1)
}
outputc :
{
*(.input1)
*(.input2)
}
}
Нижеследующий набор команд используется для управления размещением секций данных в выходном файле. Вы можете помещать секции данных как из входных файлов, так и непосредственно описывая их на языке управления линкером в скрипт файлах. Большинство этих дополнительных команд включает в себя выражения (см. 3.2). Все эти команды показаны отдельно для простоты восприятия информации, но такая изоляция не является необходимой в описании секции с помощью команды SECTIONS. Вы можете спокойно смешивать их с любыми командами и выражениями, которые мы уже описали.
CREATE_OBJECT_SYMBOLS
SECTIONS {
.text 0x2020 :
{
CREATE_OBJECT_SYMBOLS
*(.text)
_etext = ALING(0x2000);
}
...
}
Пусть 'sample.ld' - файл, содержащий этот скрипт, и 'a.o', 'b.o', 'c.o' и 'd.o' - четыре входных файла с содержимым, похожим на нижеследующий пример:
/* a.c */
afunction() { }
int adata=1;
int abss;
00000000 A __DYNAMIC
00004020 B _abss
00004000 D _adata
00002020 T _afunction
00004024 B _bbss
00004008 D _bdata
00002038 T _bfunction
00004028 B _cbss
00004010 D _cdata
00002050 T _cfunction
0000402c B _dbss
00004018 D _ddata
00002068 T _dfunction
00004020 D _edata
00004030 B _end
00004000 T _etext
00002020 t a.o
00002038 t b.o
00002050 t c.o
00002068 t d.o
<символ> = <выражение>
<символ> f = <выражение>
SECTIONS {
abs = 14;
...
.data : { ... rel = 14; ... }
abs2= 14+ ADDR(.data);
...
}
BYTE(<выражение>)
SHORT(<выражение>)
LONG(<выражение>)
QUAD(<выражение>)
Многобайтовые последовательности размещаются в том порядке, который определен для формата выходного файла (см. 5).
FILL(<выражение>)
Перед Вами полный синтаксис описания секции, включающий все дополнительные порции:
SECTIONS {
...
secname start BLOCK(align) (NOLOAD) : AT (ldadr)
{ contents } > region =fill
...
}
Вы можете заставить выходную секцию загружаться по указанному адресу путем определения начала непосредственно после названия секции. 'start' может быть представлен любым выражением. Следующий пример генерирует секцию output по адресу 0x40000000:
SECTIONS {
...
output 0x40000000: {
...
}
...
}
BLOCK(align)
(NOLOAD)
SECTIONS {
ROM 0 (NOLOAD) : { ... }
...
}
AT(ldadr)
SECTIONS
{
.text 0x1000 : { *(.text) _etext = . ; }
.mdata 0x2000 :
AT ( ADDR(.text) + SIZEOF (.text) )
{ _data = . ; *(.data); _edata= . ; }
.bss 0x3000 :
{ _bstart = . ; *(.bss) *(COMMON) ; _bend = . ;}
}
char *scr = _etext;
char *dst = _data;
/* Данные находятся в конце секции текст; скопировать их. */
while (dst < _edata) {
*dst++ = *scr++;
}
/* Обнулить bss */
for (dst = _bstart; dst< _bend; dst++)
*dst = 0;
>region
=fill
ЯУЛ включает команду специально для определения первой запускаемой инструкции в выходном файле (его точку входа); аргумент команды - это имя символа:
ENTRY(<символ>)
ENTRY - один из нескольких путей указания точки входа. Вы можете использовать любой из описанных ниже способов (способы расположены в порядке уменьшения приоритета; методы, расположенные в списке выше, переопределяют методы, лежащие в списке ниже):
start = 0x2020;
start = other_symbol ;
ЯУЛ включает в себя несколько команд, которые имеют специальное назначение. Они идентичны опциям командной строки.
CONSTRUCTORS
FLOAT
NOFLOAT
FORCE_COMMON_ALLOCATION
INPUT(<файл>, <файл>, ...)
INPUT(<файл> <файл> ...)
LD ищет каждый файл по путям, указанным для поиска библиотек, как для файлов, имена которых Вы описали в командной строке (см. 2.1).
Если Вы использовали '-l<файл>', LD трансформирует это имя в 'lib<файл>.a', как и опцию командной строки '-l'.
GROUP(<файл>, <файл>, ...)
GROUP(<файл> <файл> ...)
OUTPUT(<имя-файла>)
OUTPUT_ARCH(<имя-bfd>)
OUTPUT_FORMAT(<имя-bfd>)
SEARCH_DIR(<путь>)
STARTUP(<имя-файла>)
TARGET(<формат>)