理解静态链接
静态链接 (static linking) 是指将多个目标文件链接成一个可执行文件的过程：
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gcc -c a.c b.c
gcc -o ab a.o b.o
# or
ld -e main -o ab a.o b.o
由于
ld没有添加__start、链接标准库等处理，这里需要指定入口。这里也不能使用printf等库函数。collect2包装了ld链接器，进行了一些额外处理，是gcc/g++实际使用的工具。
可重定位文件/目标文件
讲解链接过程之前，先介绍一下目标文件 (object file) 或者说可重定位文件 (relocatable file)。考虑如下代码的反汇编：
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extern int var;
int myabs(int x);
int main() {
int a = myabs(var);
return 0;
}
objdump -drwC 反汇编结果：
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0000000000000000 <main>:
0: f3 0f 1e fa endbr64
4: 55 push %rbp
5: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
8: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp
c: 8b 05 00 00 00 00 mov 0x0(%rip),%eax # 12 <main+0x12> e: R_X86_64_PC32 var-0x4
12: 89 c7 mov %eax,%edi
14: e8 00 00 00 00 call 19 <main+0x19> 15: R_X86_64_PLT32 myabs-0x4
19: 89 45 fc mov %eax,-0x4(%rbp)
1c: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
21: c9 leave
22: c3 ret
有几个特点：
- 目标文件的代码段地址是从 0 开始的。使用
objdump -h可以发现，不仅是代码段，所有段的虚拟内存地址都是从 0 开始的。 - 使用变量
var和函数myabs的地方，全部用 0 替代。
链接时重定位
静态链接采用相似段合并，即将多个目标文件中的 .text 段合并为一个大的 .text。使用这种方法的链接器一般都采用两步链接（Two-pass Linking）方法：
- Pass 1: 读取 section 大小，计算最终的内存布局。同时，读取所有符号 symbol，在内存中创建完整的符号表（全局符号表，global symbol table）。
- Pass 2: 读取 section 和重定位信息，进行符号解析，调整代码中的地址，将新文件写出。
其中，第二步就是链接时重定位 (link time relocation) 每个需要重定位的段都有一个对应的重定位表 (relocation table)，例如，这里的 .text 段对应的重定位表是 .rela.text。我们可以通过 objdump -r 查看重定位表：
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$ objdump -r a.o
test2.o： 文件格式 elf64-x86-64
RELOCATION RECORDS FOR [.text]:
OFFSET TYPE VALUE
000000000000000e R_X86_64_PC32 var-0x0000000000000004
0000000000000015 R_X86_64_PLT32 myabs-0x0000000000000004
其中，OFFSET 代表重定位入口 (relocation entry) 在所属段内的偏移，这里可以和前面的反汇编相印证。TYPE 代表重定位类型，将决定重定位的具体方式。
链接时，链接器每遇到一个重定位入口，首先要在全局符号表中查找符号，找到后，一般会利用如下信息，修改重定位入口的指令：
- 入口原指令中的值。比如
mov 0x0(%rip),%eax中的00 00 00。 - 链接后，入口的虚拟地址。它等于段的虚拟地址 + 入口在段内的偏移。（入口地址和入口指令地址有略微的差值）
- 链接后，符号定义的虚拟地址。
还要注意一点的的是，在 gcc 10.1 之后，除非显式定义了弱符号，否则任何定义在链接时都不能有两份。
链接顺序
在链接内命令中，源文件、目标文件、静态库文件出现的顺序也有影响。以下是我自己的一些总结，可能有误：
- 源文件先被编译为目标文件，所以这里和其他目标文件一起考虑。
- 链接顺序是从左到右，无论是目标文件还是库文件。具体规则是：
- 普通目标文件直接链接：如果它提供了需要重定位的符号的定义，则进行重定位。
- 静态库内目标文件按需链接：在静态库搜索当前未重定位的符号，搜索顺序为打包顺序。搜索到定义之后，将库内定义所在的目标文件链接，并进行重定位。
- 每链接一个目标文件时，如果遇到了需要重定位的符号，分两种情况考虑：
- 如果是普通目标文件，则先在已链接内容中查找符号，找到则进行重定位。
- 如果是静态库内的目标文件，则什么也不做。
可以发现，按照如上规则，假如静态库 A 依赖于静态库 B，那么链接时，应该将 A 放在 B 的前面。否则，A 中需要重定位的符号将无法被重定位。有一种特殊情况是，静态库 A 和 B 相互有依赖，此时可以用 -Wl,--start-group -lA -lB -Wl,--end-group 选项来解决。
设计规范
我们注意到在静态库中，一个目标文件通常只包含一个函数，比如 printf.o 只包含 printf 函数。这样做的好处是，链接 printf.o 时不会将其他不需要的函数也链接进来。它还能避免潜在的多重定义问题。
装载时重定位
如果我们希望可执行文件可以被装载到虚拟地址空间中的任意地址，就需要装载时重定位技术，相关内容将在动态链接一文中讲解。
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