鏈接器年齡比編譯器長。。。

我仔細想了一下，程序進化的四個步驟，發(fā)現(xiàn)預處理和匯編很簡單，難點在于編譯和鏈接，然而最難的編譯已經(jīng)由專門開發(fā)gcc類似的大牛給解決了，那么留下來給普通開發(fā)者最大的難點可能就是鏈接了。因此鏈接的原理必須好好了解。

為了更好地理解計算機程序的編譯和鏈接的過程，我們簡單地回顧計算機程序開發(fā)的歷史一定會非常有益。有句話怎么說的，要學習一項東西，首先要了解其歷史，再學習其語言嘛。

計算機的程序開發(fā)并非從一開始就有著這么復雜的自動化編譯、鏈接過程。原始的鏈接概念遠在高級程序語言發(fā)明之前就已經(jīng)存在了。在最開始的時候，程序員先把程序在紙上寫好，當時沒有高級語言，也沒有匯編語言，用的是機器語言。。。當程序需要被運行時，程序員人工將他們寫好的程序寫入到存儲設備上，最原始的存儲設備之一就是紙袋，即在紙帶上打相應的孔。

假設有一種計算機，它的每條指令都是1字節(jié)，也就是8位。我們假設有一種跳轉指令，它的高4位0001，表示這是一個跳轉指令，低4位存放的是跳轉目的地的絕對地址。如上圖所示，第0條指令是一個跳轉指令，它的目的地址是第4條指令。

現(xiàn)在問題來了，程序并不是一寫好就永遠不變的，它可能會經(jīng)常被修改。比如我們在第0條和第4條指令間插入一條或多條指令，那么第4條及其之后的指令位置都將會相應地往后移動。原先第0條的低4位數(shù)字也將做相應的調整。在這個過程中，程序員需要人工重新計算每個子程序或跳轉的目標地址。當程序修改的時候，這些位置都要重新計算，十分繁瑣又耗時，并且容易出錯。這種重新計算各個目標的地址過程被叫做重定位relocation。

如果我們有多條紙帶的程序，這些程序間可能會有類似跨紙帶之間的跳轉，這種程序經(jīng)常修改導致跳轉目標地址變化在程序擁有多個模塊時更為嚴重。人工綁定進行指令的修正以確保所有的跳轉目標地址都正確，在程序規(guī)模越來越大以后變得越來越復雜和繁瑣。

后來。。。實在沒辦法忍受了，先驅們就發(fā)明了匯編語言，這相比機器語言來說是巨大的進步！匯編語言使用接近人類的各種符號和標記來幫助記憶，比如指令采用兩個或三個字母的縮寫，記?。骸癹mp”比記住0001xxxx是跳轉(jump)指令要容易多啦。匯編語言還可以用符號來標記位置，比如一個符號“divide”表示一個除法子程序的起始地址，比記住從某個位置開始的第幾條指令是除法子程序要方便得多。最重要的是，這種符號的方法使得人們從具體的指令地址中逐步解放出來。比如前面紙帶程序中，我們把剛開始第4條指令開始的子程序命名為“foo”，那么第0條指令的匯編就是：

jmp foo

當然人們可以使用這種符號命名子程序或跳轉目標以后，不管這個“foo”之前插入或減少了多少條指令導致“foo”目標地址發(fā)生了什么變化，匯編器在每次匯編程序的時候會重新計算“foo”這個符號的地址，然后把所有引用到“foo”的指令修正到這個正確的地址。整個過程不需要人工參與，對于一個有成百上千個類似的符號的程序，程序員終于擺脫了這種低級的繁瑣的調整地址的工作。符號symbol這個概念隨著匯編語言的普及迅速被使用，它用來表示一個地址這個地址可能是一個函數(shù)的起始地址，也可以是一個變量的起始地址。

在c中，最小單位是變量和函數(shù)，若干個變量和函數(shù)組成一個模塊，存放在一個.c的源文件里，在一個程序被分割成多個模塊以后，這些模塊之間如何組合成一個單一的程序是必須要解決的問題。模塊間如何組合的問題可以歸結于模塊間如何通信的問題，通信的兩種方式一種是模塊間的函數(shù)調用，一種是模塊間的變量訪問。函數(shù)訪問需要知道目標函數(shù)的地址，變量訪問需要知道目標變量的地址，所以這兩個方式可以歸結于一種：模塊間符號的引用。這種模塊間的通信和拼接，就是鏈接linking！

摘抄自《程序員的自我修養(yǎng)》