符号表信息

指令：readelf －s main

黄色矩形框中的SubData属于数据段，长度是 4 个字节，虚拟地址是 0x0804＿9138，与段信息中的值是一致的。

红色矩形框中的SubFunc属于代码段，长度是 12 个字节，虚拟地址是 0x0804＿80c6。

因为main中的代码段包括 2 部分内容：

1. main．o 中的代码段 main 函数；

2. sub．o 中的代码段 SubFunc 函数；

所以，可执行文件main中的代码段，先存放的是main函数，虚拟地址：0x0804＿8094，长度是0x32（50 个字节）；

紧接着存放的是SubFunc函数，虚拟地址：0x0804＿80c6，长度是0x0c（12 个字节）。

如下图所示：

链接器在第一遍扫描所有的目标文件时，把所有相同类型的段进行合并，安排到相应的虚拟地址，如上图所示。

所谓的安排虚拟地址，就是指定这块内容被加载到虚拟内存的什么地方。当可执行文件被执行的时候，加载器就把每一块内容复制到虚拟内存相应的地址处。

同时，链接器还会建立一个全局符号表，把每一个目标文件中的符号信息都复制到这个全局符号表中。

对于我们的实例程序，全局符号表中包括：

SubData： 属于 sub．o 文件，数据段，安排在虚拟地址 0x0804＿9138；

SubFunc： 属于 sub．o 文件，代码段，安排在虚拟地址 0x0804＿80c6；

其它符号信息．．．

绝对地址重定位

然后，链接器第二遍扫描所有的目标文件，检查哪些目标文件中的符号需要进行重定位。

对于我们的示例程序，首先来看一下main．o中使用的外部变量SubData的重定位。

从main．o的重定位表中可知：SubData符号需要进行重定位，需要把这个符号在执行时刻的绝对寻址（虚拟地址），写入到 main可执行文件中代码段中偏移0x12字节处。

也就是说需要解决 2 个问题：

1. 需要计算出在执行文件 main 中的什么位置来填写绝对地址（虚拟地址）；

2. 填写的绝对地址（虚拟地址）的值是多少；

首先来解决第一个问题。

从可执行文件的段表中可以看出：目标文件main．o和sub．o中的代码段被存放到可执行文件main中代码段的开始位置，先放main．o代码段，再放sub．o代码段。

代码段的开始地址距离文件开始的偏移量是0x94，再加上偏移量0x12，结果就是0xa6。

也就是说：需要在main文件中偏移0xa6处填入SubData在执行时刻的绝对地址（虚拟地址）。

再来解决第二个问题。

链接器从全局符号表中发现：SubData符号属于sub．o文件，已经被安排在虚拟地址0x0804＿9138处，因此只需要把0x0804＿9138填写到可执行文件main中偏移0xa6的地方。

我们来读取main文件，验证一下这个位置处的虚拟地址是否正确：

指令：od －Ax －t x1 －j 166 －N 4 main

－Ax： 显示地址的时候，用十六进制来表示。如果使用 －Ad，意思就是用十进制来显示地址；

－t －x1： 显示字节码内容的时候，使用十六进制（x），每次显示一个字节（1）；

－j 166： 跨过 166 个字节（十六进制 0xa6）；

－N 4：只需要读取 4 个字节；

注意：显示的是小端格式。

相对地址重定位

从上面描述的重定位表中看出：main．o代码段中的SubFunc符号也需要重定位，而且是相对寻址。

链接器需要把SunFunc符号在执行时刻的绝对地址（虚拟地址），减去call指令的下一条指令（PC 寄存器） 之后的差值，填写到执行文件main中的main．o代码段偏移0x1b的地方。

同样的道理，需要解决 2 个问题：

1. 需要计算出在执行文件 main 中的什么位置来填写相对地址；

2. 填写的相对地址的值是多少；

首先来解决第一个问题。

从main．o的重定位表中可知：需要修正的位置距离main．o中代码段的偏移量是0x1b字节。

可执行文件main中代码段的开始地址距离文件开始的偏移量是0x94，再加上偏移量0x1b就是0xaf。

也就是说：需要在main文件中0xaf偏移处填入一个相对地址，这个相对地址的值就是SubFunc在执行时刻的绝对地址（虚拟地址）、距离call指令的下一条指令的偏移量。

再来解决第二个问题。

链接器在第一遍扫描的时候，已经把sub．o中的符号SubFunc记录到全局符号表中了，知道SubFunc函数被安排在虚拟地址0x0804＿80c6的地方。

但是不能把这个绝对地址直接填写进去，因为 call 指令需要的是相对地址（偏移地址）。

链接器把main代码段起始位置安排在 0x0804＿8094，那么偏移0x1b处的虚拟地址就是：0x0804＿80af，然后还需要再跨过4个字节（因为执行call指令时，PC的值自动增加到下一条指令的开始地址）才是此刻PC寄存器的值，即：0x0804＿80b3，如下图中红色部分：

两个虚拟地址都知道了，计算一下差值就可以了：0x0804＿80c6 － 0x0804＿80b3 ＝ 0x13。

也就是说：在可执行文件main中偏移为0xaf的地方，填入相对地址0x0000＿0013就完成了SubFunc符号的重定位。

还是用od指令来读取main文件的内容来验证一下：

指令：od －Ax －t x1 －j 175 －N 4 main

总结

经过以上两个重定位操作，main．c中使用的两个外部符号就解决了地址重定位问题。

再来看一下可执行文件main的反汇编代码：

从黄色和红色的矩形框可以看出，二进制指令中的地址值与上面的分析是一致的。

以上就是静态链接过程中地址重定位的基本过程，与动态链接相比，静态链接还是相对简单很多。

以后有机会的话，我们再继续聊一下动态链接中的一些操作，谢谢！

       原文标题 : 【图片+代码】：GCC 链接过程中的【重定位】过程分析