Linux下的lds連接腳本簡介（二）

7、 SECTIONS命令

SECTIONS 命令告訴ld如何把輸入文件的sections映射到輸出文件的各個section: 如何將輸入section合爲輸出section; 如何把輸出section放入程序地址空間(VMA)和進程地址空間(LMA).

該命令格式以下:

SECTIONS

{

SECTIONS-COMMAND

SECTIONS-COMMAND

…

}

SECTION-COMMAND有四種:

(1) ENTRY命令

(2) 符號賦值語句

(3) 一個輸出section的描述(output section description)

(4) 一個section疊加描述(overlay description)

若是整個鏈接腳本內沒有SECTIONS命令, 那麼ld將全部同名輸入section合成爲一個輸出section內, 各輸入section的順序爲它們被鏈接器發現的順序.若是某輸入section沒有在SECTIONS命令中提到, 那麼該section將被直接拷貝成輸出section。

7.一、輸出section描述（基本）

輸出section描述具備以下格式:

SECTION-NAME [ ADDRESS ] [( TYPE )] : [ AT ( LMA )]

{

OUTPUT-SECTION-COMMAND

OUTPUT-SECTION-COMMAND

…

} [ >REGION ] [AT>LMA_REGION] [:PHDR HDR ...] [= FILLEXP ]

[ ]內的內容爲可選選項, 通常不須要.

SECTION-NAME：section名字. SECTION-NAME左右的空白、圓括號、冒號是必須的，換行符和其餘空格是可選的。

7.1.一、輸出section名字

輸出section名字 SECTION-NAME 必須符合輸出文件格式要求，好比： a.out格式的文件只容許存在.text、.data和.bss section名。 而有的格式只容許存在 數字名字 ，那麼此時應該用引號將全部名字內的數字組合在一塊兒；另外，還有一些格式容許任何序列的字符存在於section名字內，此時若是名字內包含特殊字符(好比空格、逗號等)，那麼須要用引號將其組合在一塊兒。

7.1.二、輸出section地址

輸出section地址 [ ADDRESS ] 是一個表達式，它的值用於設置 VMA 。若是沒有該選項且有 REGION 選項，那麼鏈接器將根據 REGION 設置 VMA ；若是也沒有 REGION 選項，那麼鏈接器將根據定位符號‘ . ’的值設置該section的 VMA ，將定位符號的值調整到知足輸出section對齊要求後的值，這時輸出 section的對齊要求爲： 該輸出section描述內用到的全部輸入section的對齊要求中 最嚴格 的對齊要求 。

例子：

.text . : { *(.text) }和 .text : { *(.text) }

這兩個描述是大相徑庭的，第一個將.text section的VMA設置爲定位符號的值，而第二個則是設置成定位符號的修調值，知足對齊要求後的。

ADDRESS 能夠是一個任意表達式，好比， ALIGN(0×10) 這將把該section的VMA設置成定位符號的修調值，知足 16 字節對齊後的 。

注意：設置ADDRESS值，將更改定位符號的值。

7.1.三、輸出section描述

輸出section描述OUTPUT-SECTION-COMMAND爲如下四種之一：

(1). 符號賦值語句

(2). 輸入section描述

(3). 直接包含的數據值

(4). 一些特殊的輸出section關鍵字

7.1.3.一、符號賦值語

符號賦值語句 已經在《 Linux下的lds連接腳本基礎（一） 》前文介紹過，這裏就不累述。

7.1.3.二、輸入section描述：

最多見的輸出section描述命令是 輸入section描述 。

輸入section描述基本語法：

FILENAME ([ EXCLUDE_FILE ( FILENAME1 FILENAME2 ...) SECTION1 SECTION2 ...)

FILENAME文件名，能夠是一個特定的文件的名字，也能夠是一個字符串模式。

SECTION名字，能夠是一個特定的section名字，也能夠是一個字符串模式

例子是最能說明問題的，

* ( .text ) ：表示全部輸入文件的.text section

( * ( EXCLUDE_FILE ( *crtend.o *otherfile.o ) .ctors )) ：表示除crtend.o、otherfile.o文件外的全部輸入文件的.ctors section。

data.o ( .data ) ：表示data.o文件的.data section

data.o ：表示data.o文件的全部section

* ( .text .data ) ：表示全部文件的.text section和.data section，順序是： 第一個文件的.text section，第一個文件的.data section，第二個文件的.text section，第二個文件的.data section，...

* ( .text ) * ( .data ) ：表示全部文件的.text section和.data section，順序是： 第一個文件的.text section，第二個文件的.text section，...，最後一個文件的.text section，第一個文件的.data section，第二個文件的.data section，...，最後一個文件的.data section

下面看鏈接器是如何找到對應的文件的。

當 FILENAME 是一個特定的文件名時，鏈接器會查看它是否在鏈接命令行內出現或在INPUT命令中出現。

當 FILENAME 是一個字符串模式時，鏈接器僅僅只查看它是否在鏈接命令行內出現。

注意：若是鏈接器發現某文件在INPUT命令內出現，那麼它會在-L指定的路徑內搜尋該文件。

字符串模式內可存在如下通配符：

* ：表示任意多個字符

? ：表示任意一個字符

[CHARS] ：表示任意一個CHARS內的字符，可用-號表示範圍，如：a-z

：表示引用下一個緊跟的字符

在文件名內，通配符不匹配文件夾分隔符/，但當字符串模式僅包含通配符*時除外。

任何一個文件的任意section只能在SECTIONS命令內出現一次。

看以下 例子

SECTIONS {

.data : { *(.data) }

.data1 : { data.o(.data) }

}

data.o 文件的.data section在第一個OUTPUT-SECTION-COMMAND命令內被使用了，那麼在第二個OUTPUT-SECTION-COMMAND命令內將不會再被使用，也就是說即便鏈接器不報錯，輸出文件的.data1 section的內容也是空的。

再次強調： 鏈接器依次掃描每一個OUTPUT-SECTION-COMMAND命令內的文件名，任何一個文件的任何一個section都只能使用一次。

讀者能夠用-M鏈接命令選項來產生一個map文件，它包含了全部輸入section到輸出section的組合信息。

再看個 例子，

SECTIONS {

.text : { *(.text) }

.DATA : { [A-Z]*(.data) }

.data : { *(.data) }

.bss : { *(.bss) }

}

這個例子中說明，全部文件的輸入.text section組成輸出.text section；全部以大寫字母開頭的文件的.data section組成輸出.DATA section，其餘文件的.data section組成輸出.data section；全部文件的輸入.bss section組成輸出.bss section。

能夠用SORT()關鍵字對知足字符串模式的全部名字進行遞增排序，如 SORT(.text*)。

通用符號(common symbol)的輸入section

在許多目標文件格式中，通用符號並無佔用一個section。鏈接器認爲：輸入文件的全部通用符號在名爲COMMON的section內。

例子，

.bss { *(.bss) *(COMMON) }

這個例子中將全部輸入文件的全部通用符號放入輸出.bss section內。能夠看到 COMMOM section的使用方法跟其餘section的使用方法是同樣的。

有些目標文件格式把通用符號分紅幾類。例如，在MIPS elf目標文件格式中，把通用符號分紅standard common symbols(標準通用符號)和small common symbols(微通用符號，不知道這麼譯對不對？)， 此時鏈接器認爲全部standard common symbols在COMMON section內，而small common symbols在.scommon section內。

在一些之前的鏈接腳本內能夠看見[COMMON]，至關於*(COMMON)，不建議繼續使用這種陳舊的方式。

輸入section和垃圾回收

在鏈接命令行內使用了選項–gc-sections後，鏈接器可能將某些它認爲沒用的section過濾掉，此時就有必要強制鏈接器保留一些特定的 section，可用 KEEP() 關鍵字達此目的。如 KEEP (*(.text))或KEEP(SORT(*)(.text))

最後咱們看個簡單的輸入section相關例子：

SECTIONS {

outputa 0×10000 :

{

all.o

foo.o ( .input1 )

}

outputb :

{

foo.o ( .input2 )

foo1.o ( .input1 )

}

outputc :

{

* ( .input1 )

* ( .input2 )

}

}

本例中，將 all.o文件的全部section和 foo.o文件的全部(一個文件內能夠有多個同名section) .input1 section依次放入輸出 outputa section內，該section的VMA是 0×10000；將 foo.o文件的全部 .input2 section和 foo1.o文件的全部 .input1 section依次放入輸出 outputb section內，該section的VMA是當前定位器符號的修調值(對齊後)；將其餘文件(非 all.o、 foo.o、 foo1.o)文件的 . input1 section和 .input2 section放入輸出 outputc section內。

7.1.3.三、直接包含數據值

能夠顯示地在輸出section內填入你想要填入的信息(這樣是否是能夠本身經過鏈接腳本寫程序？固然是簡單的程序)。

BYTE(EXPRESSION) 1 字節

SHORT(EXPRESSION) 2 字節

LOGN(EXPRESSION) 4 字節

QUAD(EXPRESSION) 8 字節

SQUAD(EXPRESSION) 64位處理器的代碼時，8 字節

輸出文件的字節順序big endianness 或little endianness，能夠由輸出目標文件的格式決定；若是輸出目標文件的格式不能決定字節順序，那麼字節順序與第一個輸入文件的字節順序相同。

如： BYTE(1)、 LANG(addr)。

注意，這些命令只能放在輸出section描述內，其餘地方不行。

錯誤： SECTIONS { .text : { *(.text) } LONG(1) .data : { *(.data) } }

正確： SECTIONS { .text : { *(.text) LONG(1) } .data : { *(.data) } }

在當前輸出section內可能存在未描述的存儲區域(好比因爲對齊形成的空隙)，能夠用 FILL ( EXPRESSION )命令決定這些存儲區域的內容， EXPRESSION的前兩字節有效，這兩字節在必要時能夠重複被使用以填充這類存儲區域。如FILE(0×9090)。在輸出section描述中能夠有 =FILEEXP 屬性，它的做用如同FILE()命令，可是FILE命令只做用於該FILE指令以後的section區域，而 =FILEEXP 屬性做用於整個輸出section區域，且FILE命令的優先級更高！！！

7.1.3.四、特殊的輸出section關鍵字

在輸出section描述OUTPUT-SECTION-COMMAND中還可使用一些特殊的輸出section關鍵字。

CREATE_OBJECT_SYMBOLS ：爲每一個輸入文件創建一個符號，符號名爲輸入文件的名字。每一個符號所在的section是出現該關鍵字的section。

CONSTRUCTORS ：與c++內的(全局對象的)構造函數和(全局對像的)析構函數相關，下面將它們簡稱爲 全局構造和 全局析構。

對於a.out目標文件格式，鏈接器用一些不尋常的方法實現c++的全局構造和全局析構。

當鏈接器生成的目標文件格式 不支持任意section名字時 ，好比說 ECOFF 、 XCOFF 格式，鏈接器將經過名字來識別全局構造和全局析構，對於這些文件格式， 鏈接器把與全局構造和全局析構的相關信息放入出現 CONSTRUCTORS關鍵字的輸出section內 。

符號 __CTORS_LIST__ 表示全局構造信息的的開始處， __CTORS_END__ 表示全局構造信息的結束處。

符號 __DTORS_LIST__ 表示全局構造信息的的開始處， __DTORS_END__ 表示全局構造信息的結束處。

這兩塊信息的開始處是一字長的信息，表示該塊信息有多少項數據，而後以值爲零的一字長數據結束。

通常來講，GNU C++在函數__main內安排全局構造代碼的運行，而__main函數被初始化代碼(在main函數調用以前執行)調用。是否是對於某些目標文件格式才這樣？？？

對於支 持任意section名的目標文件格式，好比COFF、ELF格式，GNU C++將全局構造和全局析構信息分別放入 .ctors section和 .dtors section內，而後在鏈接腳本內加入以下，

__CTOR_LIST__ = .;

LONG ( (__CTOR_END__ – __CTOR_LIST__) / 4 – 2 )

*(.ctors)

LONG (0)

__CTOR_END__ = .;

__DTOR_LIST__ = .;

LONG ( (__DTOR_END__ – __DTOR_LIST__) / 4 – 2 )

*(.dtors)

LONG (0)

__DTOR_END__ = .;

若是使用GNU C++提供的初始化優先級支持(它能控制每一個全局構造函數調用的前後順序)，那麼 請在鏈接腳本內把CONSTRUCTORS替換成SORT (CONSTRUCTS)，把*(.ctors)換成*(SORT(.ctors))，把*(.dtors)換成*(SORT(.dtors))。通常來講，默認的鏈接腳本已做好的這些工做。

修改定位器

咱們能夠對定位器符合。進行賦值來修改定位器的值。

示例

SECTIONS

{

. = SIZEOF_HEADERS;

.text : { *(.text) }

. = 0×10000;

.data : { *(.data) }

. = 0×8000000;

.bss : { *(.bss) }

}

輸出section的丟棄

對於 .foo： { *(.foo) }，若是沒有任何一個輸入文件包含.foo section，那麼鏈接器將不會建立.foo輸出section。可是若是在這些輸出section描述內包含了非輸入section描述命令(如符號賦值語句)，那麼鏈接器將老是建立該輸出section。

另外，有一個特殊的輸出section，名爲 /DISCARD/ ， 被該section引用的任何輸入section將不會出如今輸出文件內 ，這就是DISCARD的意思吧。若是/DISCARD/ section被它本身引用呢？想一想看。

7.二、輸出section描述（進階）

咱們再回顧如下輸出section描述的文法：

SECTION-NAME [ ADDRESS ] [( TYPE )] : [ AT ( LMA )]

{

OUTPUT-SECTION-COMMAND

OUTPUT-SECTION-COMMAND

…

} [>REGION] [AT>LMA_REGION] [ : PHDR HDR ... ] [= FILLEXP ]

前面咱們介紹了 SECTION、 ADDRESS、 OUTPUT-SECTION-COMMAND相關信息，下面咱們將介紹其餘屬性。

7.2.一、輸出section的類型

能夠經過 [( TYPE )] 設置輸出section的類型。 若是沒有指定TYPE類型，那麼鏈接器根據輸出section引用的輸入section的類型設置該輸出section的類型。它能夠爲如下五種值，

NOLOAD ：該section在程序運行時，不被載入內存。

DSECT,COPY,INFO,OVERLAY ：這些類型不多被使用，爲了向後兼容才被保留下來。這種類型的section必須被標記爲「 不可加載的」，以便在程序運行不爲它們分配內存。

默認值是多少呢？Puzzle!

7.2.二、輸出section的LMA

默認狀況下，LMA等於VMA，但能夠經過 [ AT ( LMA )] 項，即關鍵字 AT() 指定LMA。

用關鍵字AT()指定，括號內包含表達式，表達式的值用於設置LMA。若是不用AT()關鍵字，那麼可用 AT> LMA_REGION表 達式設置指定該section加載地址的範圍。這個屬性主要用於構件ROM境象。

例子，

SECTIONS

{

.text 0×1000 : { _etext   = . ; *(.text) ;  }

.mdata 0×2000 :

AT ( ADDR (.text) + SIZEOF (.text) )

{ _data = . ; *(.data) ; _edata = . ; }

.bss 0×3000 :

{ _bstart = . ; *(.bss) *(COMMON) ; _bend = . ;}

}

程序以下，

extern char _etext , _data , _edata , _bstart , _bend ;

char *src = &_etext;

char *dst = &_data;

/* ROM has data at end of text; copy it. */

while (dst rom }

7.2.三、設置輸出section所在的程序段

能夠經過 [ : PHDR HDR ... ] 項將輸出section放入預先定義的程序段(program segment)內。若是某個輸出section設置了它所在的一個或多個程序段，那麼接下來定義的輸出section的默認程序段與該輸出 section的相同。除非再次顯示地指定。例子，

PHDRS { text PT_LOAD ; }

SECTIONS { .text : { *(.text) } : text }

能夠經過 :NONE指定鏈接器不把該section放入任何程序段內。詳情請查看PHDRS命令

7.2.四、設置輸出section的填充模版

這個在前面提到過，任何輸出section描述內的未指定的內存區域，鏈接器用該模版填充該區域。咱們能夠經過 [= FILLEXP ] 項設置填充值。用法： =FILEEXP ，前兩字節有效，當區域大於兩字節時，重複使用這兩字節以將其填滿。例子，

SECTIONS { .text : { *(.text) } = 0×9090 }

7.三、覆蓋圖(overlay)描述

覆蓋圖 描述使兩個或多個不一樣的section佔用同一塊程序地址空間。覆蓋圖管理代碼負責將section的拷入和拷出。考慮這種狀況， 當某存儲塊的訪問速度比其餘存儲塊要快時，那麼若是將section拷到該存儲塊來執行或訪問，那麼速度將會有所提升，覆蓋圖描述就很適合這種情形 。文法以下，

SECTIONS {

…

OVERLAY [ START ] : [ NOCROSSREFS ] [ AT ( LDADDR )]

{

SECNAME1

{

OUTPUT-SECTION-COMMAND

OUTPUT-SECTION-COMMAND

…

} [:PHDR...] [=FILL]

SECNAME2

{

OUTPUT-SECTION-COMMAND

OUTPUT-SECTION-COMMAND

…

} [:PHDR...] [=FILL]

…

} [ >REGION ] [:PHDR... ] [=FILL ]

…

}

由以上文法能夠看出， 同一覆蓋圖內的section具備相同的VMA。這裏VMA由 [ START ] 決定。SECNAME2的LMA爲SECTNAME1的LMA加上SECNAME1的大小，同理計算SECNAME2,3,4…的LMA。SECNAME1的 LMA由 LDADDR決定，若是它沒有被指定，那麼由 START決定，若是它也沒有被指定，那麼由當前定位符號的值決定。

NOCROSSREFS關鍵字說明各section之間不能交叉引用，不然報錯。

對於 OVERLAY描述 的每一個section，鏈接器將定義兩個符號 __load_start_SECNAME 和 __load_stop_SECNAME ，這兩個符號的值分別表明SECNAME section的LMA地址的 開始 和 結束 。

鏈接器處理完 OVERLAY描述語句後，將定位符號的值加上全部覆蓋圖內section大小的最大值。

示例：

SECTIONS{

…

OVERLAY 0×1000 : AT ( 0×4000)

{

.text0 { o1/*.o(. text) }

.text1 { o2/*.o( .text) }

}

…

}

.text0 section和.text1 section的VMA地址是 0×1000， .text0 section加載於地址 0×4000， .text1 section緊跟在其後。

程序代碼，拷貝 .text1 section代碼，

extern char __load_start_text1 , __load_stop_text1 ;

memcpy ((char *) 0×1000 , & __load_start_text1 , &__load_stop_text1 – &__load_start_text1) ;