ARM64基础10：GNU LD链接器介绍

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链接器 Linker：是一个程序，将一个或多个编译器或汇编生成的目标文件，及依赖库，链接为一个可执行文件。

GNU Linker 采用 AT&T 链接脚本语言；

链接脚本文件：包含 ld 程序链接的规则，其决定输出可执行文件的内存布局；

LD 命令：arm64 版本的连接器是 aarch64-linux-gnu-ld
查看命令参数：

aarch64-linux-gnu-ld --help

LD 命令的参数有很多，常用的如下：

$(ARMGNU)-ld -T $(SRC_DIR)/linker.ld -Map xxx.map -o $(BUILD_DIR)/xxx.elf  $(OBJ_FILES)

常用参数：
-T：指定连接脚本；
-Map：输出一个符号表文件；
-o: 输出最终可执行二进制文件；

输入段(input section)，输出段(output section)
每个段包括 name 和大小；

段的属性：
loadable: 运行时会加载这些段内容到内存中；
allocatable: 运行时不加载段的内容；

段的地址：
VMA（virtual memory address）: 虚拟地址，运行地址；
LMA（load memory address）: 加载地址
通常 ROM 的地址为加载地址，而 RAM 地址为 VMA；

Entry(symbol): 设置程序的入口函数；
GNU-AS 程序入口点有以下几种：
a. 使用 - e 参数；
b. 使用 ENTRY（symbol);
c. 在.text 的最开始的地方；
d.0 地址；

INCLUDE filename: 引入 filename 的链接脚本；

OUTPUT filename：输出二进制文件，类似命令行的 "-o filename"

OUTPUT_FORMAT(bfd)：输出 BFD 格式；
OUTPUT_ARCH(bfdarch): 输出处理器体系架构格式

OUTPUT_ARCH(aarch64)
ENTRY(_text)

符号可以像 C 语言一样赋值；
"." 表示当前位置；

symbol = expression;
symbol += expression;
symbol -= expression;
symbol *= expression;
symbol /= expression;
symbol <<= expression;
symbol >>= expression;
symbol &= expression;
symbol |= expression;

在 C 语言定义一个变量并初始化，编译器会分配一个符号，且在内存中分配空间存储；

在链接脚本中定义的变量，仅仅是在符号表里定义这个符号，没有分配存储空间；

xxx.ld
start_of_ROM = .ROM;
end_of_ROM = .ROM + sizeof(.ROM)

可以在每个段中设置一些符号，以方便 C 语言访问每个段的起始地址和结束地址；

 C 语言中，对链接脚本里定义的符号引用
extern char start_of_ROM[],end_of_ROM[];
char buf[4096];
memcpy(buf, start_of_ROM, end_of_ROM - start_of_ROM);// 引用的是地址

告诉链接器如何把输入段 (input sections) 映射到输出段(output sections)，决定输出程序的内存布局；

输出 section 的描述符：
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每个段都有 VMA 和 LMA；
在输出段描述符中使用“AT”指定 LMA, 如果没有指定，通常 LMA=VMA;
构造一个基于 ROM 的映像文件，常常会设置输出端的虚拟地址和加载地址不一样；

SECTIONS
{.text 0x1000:{*(.text)_etext=.;}
    .mdata 0x2000:
    AT(ADDR(.text)+SIZEOF(.text))  // 指定加载地址
    {
        _data=.;
        *(.data);
        _edata=.;  //_data 和_edata 只是一个符号，用来记录 mdata 段的 VMA 地址
    }
    .bss 0x3000;
    {
        _bstart=.;
        *(.bss)*(COMMON);
        -bend=.;
    }
}

mdata 段的加载地址和链接地址不一样，因此程序初始化代码需要把 data 段内容复制到 SDRAM 中的虚拟地址中；
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ADDR(section): 返回前面已经定义过的段的 VMA 地址；
ALIGN(n): 返回下一个与 n 字节对齐的地址；
SIZEOF(section): 返回一个段的大小；
MAX/MIN(exp1,exp2): 返回较大 / 较小值；

实例练习：设置代码段的 LMA!=VMA

TEXT_ROM = 0X90000;
SECTIONS
{
    /*
     * -->location, current addr
     *  0x80000 is entrance address
     */
    . = 0x80000,
    /*
     * first instruction
     **/
    _text_boot = .;
    .text.boot : {*(.text.boot) }  
    _etext_boot = .;

    /*
     * code segment
     */
    _text = .;
    .text : AT(TEXT_ROM)
    {*(.text) }
    _etext = .;

    /*
     * readonly data segment
     */
    _rodata = .;
    .rodata : AT(ADDR(.rodata))
    {*(.rodata) }
    _erodata = .;

    /*
     * data segment
     */
    _data = .;
    .data : {*(.data) }
    _edata = .;

    /*
     * bss segment
     * 8bytes algine
     */
    . = ALIGN(0x8);
    _bss = .;
    .bss : {*(.bss*) } 
    _ebss = .;

    /*
     * alloc a page memory, store page table
     * aligne 4096
     */
    . = ALIGN(4096);
    init_pg_dir = .;
    . +=4096;
}

在启动代码，将代码段从 LMA(ROM 地址)拷贝到 VMA(SDRAM 地址)

master:
/*
 * copy code segment from rom(LMA) TO ram(VMA)
 */
    adr x0, TEXT_ROM
    adr x1, _text
    adr x2, _etext
1:
    ldr x4, [x0], #8
    str x4, [x1], #8
    cmp x1, x2
    b.cc 1b

正文完