计算机系统篇之链接（12）：Chapter 7 Linking 习题与解答

Author:stormQ

Monday, 15. July 2019 11:18AM

习题

7.6

7.6 解答

7.7

7.7 解答

7.8

7.8 解答

7.9

7.9 解答

7.10

7.10 解答

7.11

7.11 解答

7.12

7.12 解答

7.13

7.13 解答

解答

7.6 解答

swap.c:

extern int buf[];int *bufp0 = &buf[0];
static int *bufp1;static void incr()
{static int count = 0;count++;
}void swap()
{int temp;incr();bufp1 = &buf[1];temp = *bufp0;*bufp0 = *bufp1;*bufp1 = temp;
}

生成可重定位目标文件 swap.o：

$ gcc -c swap.c

查看 swap.o 的符号表：

$ readelf -s swap.oSymbol table '.symtab' contains 14 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS swap.c2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 5: 0000000000000000     8 OBJECT  LOCAL  DEFAULT    5 bufp16: 0000000000000000    22 FUNC    LOCAL  DEFAULT    1 incr7: 0000000000000008     4 OBJECT  LOCAL  DEFAULT    5 count.17608: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    7 9: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    8 10: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 11: 0000000000000000     8 OBJECT  GLOBAL DEFAULT    3 bufp012: 0000000000000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND buf13: 0000000000000016    74 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 swap

查看 swap.o 的表头：

$ readelf -S swap.o
There are 13 section headers, starting at offset 0x420:Section Headers:[Nr] Name              Type             Address           OffsetSize              EntSize          Flags  Link  Info  Align[ 0]                   NULL             0000000000000000  000000000000000000000000  0000000000000000           0     0     0[ 1] .text             PROGBITS         0000000000000000  000000400000000000000060  0000000000000000  AX       0     0     1[ 2] .rela.text        RELA             0000000000000000  000002b800000000000000c0  0000000000000018   I      11     1     8[ 3] .data             PROGBITS         0000000000000000  000000a00000000000000008  0000000000000000  WA       0     0     8[ 4] .rela.data        RELA             0000000000000000  000003780000000000000018  0000000000000018   I      11     3     8[ 5] .bss              NOBITS           0000000000000000  000000a8000000000000000c  0000000000000000  WA       0     0     8[ 6] .comment          PROGBITS         0000000000000000  000000a80000000000000033  0000000000000001  MS       0     0     1[ 7] .note.GNU-stack   PROGBITS         0000000000000000  000000db0000000000000000  0000000000000000           0     0     1[ 8] .eh_frame         PROGBITS         0000000000000000  000000e00000000000000058  0000000000000000   A       0     0     8[ 9] .rela.eh_frame    RELA             0000000000000000  000003900000000000000030  0000000000000018   I      11     8     8[10] .shstrtab         STRTAB           0000000000000000  000003c0000000000000005e  0000000000000000           0     0     1[11] .symtab           SYMTAB           0000000000000000  000001380000000000000150  0000000000000018          12    11     8[12] .strtab           STRTAB           0000000000000000  00000288000000000000002d  0000000000000000           0     0     1
Key to Flags:W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings), l (large)I (info), L (link order), G (group), T (TLS), E (exclude), x (unknown)O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)

因此，该题的解答为：

符号	swap.symtab 条目？	符号类型	定义符号的模块	节
buf	yes	extern	m.o	.data
bufp0	yes	global	swap.o	.data
bufp1	yes	local	swap.o	.bss
swap	yes	global	swap.o	.text
temp	no	-	-	-
incr	yes	local	swap.o	.text
count	yes	local	swap.o	.bss

返回题目

7.7 解答

a）先执行原来的代码

bar5.c:

double x;void f()
{x = -0.0;
}

foo5.c:

#include <stdio.h>void f();int x = 15213;
int y = 15212;int main()
{f();printf("x = 0x%x(%d) y = 0x%x(%d)\n", x, x, y, y);return 0;
}

**注意：**这里调整了书中变量x和y的定义顺序。因为在我们的系统中（X86-64 Linux, Little-endian）中，按照上述定义顺序时，x的地址是 0x601038，y的地址是 0x60103c。这一点可以通过下文查看可执行目标文件的符号表得到验证。

生成可执行目标文件——foo5：

$ gcc -o foo5 foo5.c bar5.c
/usr/bin/x86_64-linux-gnu-ld: Warning: alignment 4 of symbol `x' in /tmp/ccCUovlG.o is smaller than 8 in /tmp/ccNJpz7k.o

注：gcc 版本为 6.5。

运行 foo5：

$ ./foo5
x = 0x0(0) y = 0x80000000(-2147483648)

查看 foo5 的符号表：

$ readelf -s foo5Symbol table '.dynsym' contains 4 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND printf@GLIBC_2.2.5 (2)2: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)3: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__Symbol table '.symtab' contains 71 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000400238     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 2: 0000000000400254     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2 3: 0000000000400274     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 4: 0000000000400298     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 5: 00000000004002b8     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 6: 0000000000400318     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 7: 0000000000400358     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    7 8: 0000000000400360     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    8 9: 0000000000400380     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    9 10: 0000000000400398     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   10 11: 00000000004003c8     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   11 12: 00000000004003f0     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   12 13: 0000000000400420     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   13 14: 0000000000400430     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   14 15: 00000000004005f4     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   15 16: 0000000000400600     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   16 17: 0000000000400628     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   17 18: 0000000000400668     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   18 19: 0000000000600e10     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   19 20: 0000000000600e18     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   20 21: 0000000000600e20     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   21 22: 0000000000600e28     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   22 23: 0000000000600ff8     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   23 24: 0000000000601000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   24 25: 0000000000601028     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   25 26: 0000000000601040     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   26 27: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   27 28: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS crtstuff.c29: 0000000000600e20     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   21 __JCR_LIST__30: 0000000000400460     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   14 deregister_tm_clones31: 00000000004004a0     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   14 register_tm_clones32: 00000000004004e0     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   14 __do_global_dtors_aux33: 0000000000601040     1 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   26 completed.759334: 0000000000600e18     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   20 __do_global_dtors_aux_fin35: 0000000000400500     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   14 frame_dummy36: 0000000000600e10     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   19 __frame_dummy_init_array_37: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS foo5.c38: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS bar5.c39: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS crtstuff.c40: 0000000000400778     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   18 __FRAME_END__41: 0000000000600e20     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   21 __JCR_END__42: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS 43: 0000000000600e18     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT   19 __init_array_end44: 0000000000600e28     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   22 _DYNAMIC45: 0000000000600e10     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT   19 __init_array_start46: 0000000000400628     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT   17 __GNU_EH_FRAME_HDR47: 0000000000601000     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   24 _GLOBAL_OFFSET_TABLE_48: 00000000004005f0     2 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 __libc_csu_fini49: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_deregisterTMCloneTab50: 0000000000601028     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT   25 data_start51: 0000000000601040     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   25 _edata52: 0000000000601038     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   25 x53: 00000000004005f4     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   15 _fini54: 0000000000400567    23 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 f55: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND printf@@GLIBC_2.2.556: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@@GLIBC_57: 0000000000601028     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   25 __data_start58: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__59: 0000000000601030     0 OBJECT  GLOBAL HIDDEN    25 __dso_handle60: 0000000000400600     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   16 _IO_stdin_used61: 0000000000400580   101 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 __libc_csu_init62: 0000000000601048     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   26 _end63: 0000000000400430    42 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 _start64: 000000000060103c     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   25 y65: 0000000000601040     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   26 __bss_start66: 0000000000400526    65 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 main67: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses68: 0000000000601040     0 OBJECT  GLOBAL HIDDEN    25 __TMC_END__69: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_registerTMCloneTable70: 00000000004003c8     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 _init

2）修改方案

修改方案：只将 bar5.c 中的 x 的作用域由全局作用域改为局部作用域，即用关键字static修饰。

修改后的 bar5.c:

static double x;void f()
{x = -0.0;
}

foo5.c 与原来的保持一致。

编译并运行：

$ gcc -o foo5 foo5.c bar5.c
$ ./foo5
x = 0x3b6d(15213) y = 0x3b6c(15212)

查看 foo5 的符号表：

$ readelf -s foo5Symbol table '.dynsym' contains 4 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND printf@GLIBC_2.2.5 (2)2: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)3: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__Symbol table '.symtab' contains 72 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000400238     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 2: 0000000000400254     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2 3: 0000000000400274     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 4: 0000000000400298     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 5: 00000000004002b8     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 6: 0000000000400318     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 7: 0000000000400358     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    7 8: 0000000000400360     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    8 9: 0000000000400380     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    9 10: 0000000000400398     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   10 11: 00000000004003c8     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   11 12: 00000000004003f0     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   12 13: 0000000000400420     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   13 14: 0000000000400430     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   14 15: 00000000004005f4     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   15 16: 0000000000400600     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   16 17: 0000000000400628     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   17 18: 0000000000400668     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   18 19: 0000000000600e10     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   19 20: 0000000000600e18     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   20 21: 0000000000600e20     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   21 22: 0000000000600e28     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   22 23: 0000000000600ff8     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   23 24: 0000000000601000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   24 25: 0000000000601028     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   25 26: 0000000000601040     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   26 27: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   27 28: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS crtstuff.c29: 0000000000600e20     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   21 __JCR_LIST__30: 0000000000400460     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   14 deregister_tm_clones31: 00000000004004a0     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   14 register_tm_clones32: 00000000004004e0     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   14 __do_global_dtors_aux33: 0000000000601040     1 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   26 completed.759334: 0000000000600e18     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   20 __do_global_dtors_aux_fin35: 0000000000400500     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   14 frame_dummy36: 0000000000600e10     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   19 __frame_dummy_init_array_37: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS foo5.c38: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS bar5.c39: 0000000000601048     8 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   26 x40: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS crtstuff.c41: 0000000000400778     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   18 __FRAME_END__42: 0000000000600e20     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   21 __JCR_END__43: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS 44: 0000000000600e18     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT   19 __init_array_end45: 0000000000600e28     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   22 _DYNAMIC46: 0000000000600e10     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT   19 __init_array_start47: 0000000000400628     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT   17 __GNU_EH_FRAME_HDR48: 0000000000601000     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   24 _GLOBAL_OFFSET_TABLE_49: 00000000004005f0     2 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 __libc_csu_fini50: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_deregisterTMCloneTab51: 0000000000601028     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT   25 data_start52: 0000000000601040     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   25 _edata53: 0000000000601038     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   25 x54: 00000000004005f4     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   15 _fini55: 0000000000400567    23 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 f56: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND printf@@GLIBC_2.2.557: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@@GLIBC_58: 0000000000601028     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   25 __data_start59: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__60: 0000000000601030     0 OBJECT  GLOBAL HIDDEN    25 __dso_handle61: 0000000000400600     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   16 _IO_stdin_used62: 0000000000400580   101 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 __libc_csu_init63: 0000000000601050     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   26 _end64: 0000000000400430    42 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 _start65: 000000000060103c     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   25 y66: 0000000000601040     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   26 __bss_start67: 0000000000400526    65 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 main68: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses69: 0000000000601040     0 OBJECT  GLOBAL HIDDEN    25 __TMC_END__70: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_registerTMCloneTable71: 00000000004003c8     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 _init

**注意：**修改后的可执行目标文件foo5中符号名称为x的符号有两个。一个是全局作用域的，一个是局部作用域的。而修改前的foo5中符号名称为x的符号只有一个。

其他修改方案：只将 foo5.c 中的 x 的作用域由全局作用域改为局部作用域，即用关键字static修饰。关于该方案的可行性，有兴趣的可以自己验证一下。

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7.8 解答

a）A 中 Module 1 和 Module 2 的代码

m1_a.c（Module 1）：

int main()
{
}

m2_a.c（Module 2）：

static int main = 1;
int p2()
{
}

**注意：**这里将原书中 Module 2 里面的]改为;，应该是原书作者的笔误。

生成可重定位目标文件m1_a.o：

$ gcc -c m1_a.c

生成可重定位目标文件m2_a.o：

$ gcc -c m2_a.c

生成可执行目标文件m1_a：

$ gcc -o m1_a m1_a.o m2_a.o

成功生成了可执行目标文件m1_a，即未出现链接错误。

查看可重定位目标文件m1_a.o的符号表：

$ readelf -s m1_a.oSymbol table '.symtab' contains 9 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS m1_a.c2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2 4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 5: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 6: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 7: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 8: 0000000000000000    11 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 main

可以看出，Module 1 中的符号引用main的定义在 Module 1 中的.textsection 中。

查看可重定位目标文件m2_a.o的符号表：

$ readelf -s m2_a.oSymbol table '.symtab' contains 10 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS m2_a.c2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2 4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 5: 0000000000000000     4 OBJECT  LOCAL  DEFAULT    2 main6: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 7: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 8: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 9: 0000000000000000     7 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 p2

可以看出，Module 2 中的符号引用main的定义在 Module 2 中的.datasection 中。

b）B 中 Module 1 和 Module 2 的代码

m1_b.c（Module 1）：

int x;
void main()
{
}

m2_b.c（Module 2）：

double x;
int p2()
{
}

生成可重定位目标文件m1_b.o：

$ gcc -c m1_b.c

生成可重定位目标文件m2_b.o：

$ gcc -c m2_b.c

生成可执行目标文件m1_b：

$ gcc -o m1_b m1_b.o m2_b.o

成功生成了可执行目标文件m1_b，即未出现链接错误。

查看可重定位目标文件m1_b.o的符号表：

$ readelf -s m1_b.oSymbol table '.symtab' contains 10 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS m1_b.c2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2 4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 5: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 6: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 7: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 8: 0000000000000004     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT  COM x9: 0000000000000000     7 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 main

可以看出，Module 1 中的符号引用x被标记为COMMON。

查看可重定位目标文件m2_b.o的符号表：

$ readelf -s m2_b.oSymbol table '.symtab' contains 10 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS m2_b.c2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2 4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 5: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 6: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 7: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 8: 0000000000000008     8 OBJECT  GLOBAL DEFAULT  COM x9: 0000000000000000     7 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 p2

可以看出，Module 2 中的符号引用x也被标记为COMMON。

因此，符号引用x的定义在 Module 1 或 Module 2 中任意选择一个。

c）C 中 Module 1 和 Module 2 的代码

m1_c.c（Module 1）：

int x = 1;
void main()
{
}

m2_c.c（Module 2）：

double x = 1.0;
int p2()
{
}

生成可重定位目标文件m1_c.o：

$ gcc -c m1_c.c

生成可重定位目标文件m2_c.o：

$ gcc -c m2_c.c

生成可执行目标文件m1_c：

$ gcc -o m1_c m1_c.o m2_c.o
m2_c.o:(.data+0x0): multiple definition of `x'
m1_c.o:(.data+0x0): first defined here
/usr/bin/x86_64-linux-gnu-ld: Warning: size of symbol `x' changed from 4 in m1_c.o to 8 in m2_c.o
collect2: error: ld returned 1 exit status

可以看出，在生成可执行目标文件m1_c时，出现了链接错误。

查看可重定位目标文件m1_c.o的符号表：

$ readelf -s m1_c.oSymbol table '.symtab' contains 10 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS m1_c.c2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2 4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 5: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 6: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 7: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 8: 0000000000000000     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT    2 x9: 0000000000000000     7 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 main

可以看出，Module 1 中的符号引用x的定义在 Module 1 中，并且为全局作用域。

查看可重定位目标文件m2_c.o的符号表：

$ readelf -s m2_c.oSymbol table '.symtab' contains 10 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS m2_c.c2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2 4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 5: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 6: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 7: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 8: 0000000000000000     8 OBJECT  GLOBAL DEFAULT    2 x9: 0000000000000000     7 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 p2

可以看出，Module 2 中的符号引用x的定义在 Module 2 中，并且为全局作用域。

也就是说，Module 1 和 Module 2 中重复定义了全局变量x。所以，在生成可执行目标文件m1_c时，出现了链接错误。

因此，该题的解答为：

题目	解答
A	REF(main.1)->DEF(main.1) REF(main.2)->DEF(main.2)
B	REF(x.1)->DEF(UNKNOWN) REF(x.2)->DEF(UNKNOWN)
C	REF(x.1)->DEF(ERROR) REF(x.2)->DEF(ERROR)

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7.9 解答

a）生成并执行可执行目标文件

foo6.c:

void p2();int main()
{p2();return 0;
}

bar6.c:

char main;void p2()
{printf("main=0x%x\n", main);
}

生成可重定位目标文件foo6.o：

$ gcc -c foo6.c

生成可重定位目标文件bar6.o：

$ gcc -c bar6.c

生成并执行可执行目标文件foo6：

$ gcc -o foo6 foo6.o bar6.o
$ ./foo6
main=0x55

**注意：**在我们的系统中（X86-64 Linux, Little-endian），按照上述步骤生成可执行目标文件foo6时，打印的main变量的值为 0x55，而不是题目中的 0x48。要想打印的main变量的值为题目中的 0x48，生成可执行目标文件foo6_Og的方式应该为gcc -o foo6_Og bar6.c foo6.c -Og。

查看foo6_Og中main函数的汇编代码（部分）：

$ objdump -d foo6_Og foo6_Og:     file format elf64-x86-64# 省略...Disassembly of section .text:# 省略...000000000040056a <main>:40056a:   48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp40056e: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax400573: e8 ce ff ff ff          callq  400546 <p2>400578: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax40057d: 48 83 c4 08             add    $0x8,%rsp400581: c3                      retq   400582:  66 2e 0f 1f 84 00 00    nopw   %cs:0x0(%rax,%rax,1)400589:  00 00 00 40058c:    0f 1f 40 00             nopl   0x0(%rax)# 省略...

可以看出，可执行目标文件foo6_Og中main函数的第一个字节的值为 0x48，符合题目中的 0x48。

b）为什么执行可执行目标文件foo6时，打印的main变量的值为 0x55

查看可重定位目标文件foo6.o的符号表：

$ readelf -s foo6.oSymbol table '.symtab' contains 10 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS foo6.c2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 5: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 6: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    7 7: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 8: 0000000000000000    21 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 main9: 0000000000000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND p2

可以看出，foo6.c中符号引用main所对应的符号定义在foo6.o的.textsection 中。

查看可重定位目标文件bar6.o的符号表：

$ readelf -s bar6.oSymbol table '.symtab' contains 12 entries:Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS bar6.c2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3 4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4 5: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 6: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    7 7: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    8 8: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6 9: 0000000000000001     1 OBJECT  GLOBAL DEFAULT  COM main10: 0000000000000000    34 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 p211: 0000000000000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND printf

可以看出，bar6.c中符号引用main所对应的符号定义还未确定。

查看可执行目标文件foo6的汇编代码（部分）：

$ objdump -d foo6foo6:     file format elf64-x86-64# 省略...Disassembly of section .text:# 省略...0000000000400526 <main>:400526:  55                      push   %rbp400527:  48 89 e5                mov    %rsp,%rbp40052a: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax40052f: e8 07 00 00 00          callq  40053b <p2>400534: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax400539: 5d                      pop    %rbp40053a:  c3                      retq# 省略...

可以看出，main函数的汇编代码中第一个字节的值为 0x55，与打印的main变量的值相同。也就是说，main变量符号引用所对应的符号定义为main函数的符号。所以，执行可执行目标文件foo6时，打印的main变量的值为 0x55。另外，可以通过 gdb 调试验证main 变量符号引用的地址就是 main 函数的地址，具体过程如下：

$ gcc -o foo6_g foo6.c bar6.c -g
$ gdb -q ./foo6_g
Reading symbols from ./foo6_g...done.
(gdb) start
Temporary breakpoint 1 at 0x40052a: file foo6.c, line 7.
Starting program: /home/xuxiaoqiang/tx/7/7.6/foo6_g Temporary breakpoint 1, main () at foo6.c:7
7       p2();
(gdb) l
2
3   void p2();
4
5   int main()
6   {
7       p2();
8       return 0;
9   }
(gdb) b bar6.c:7
Breakpoint 2 at 0x40053f: file bar6.c, line 7.
(gdb) c
Continuing.Breakpoint 2, p2 () at bar6.c:7
7       printf("main=0x%x\n", main);
(gdb) x/bx main
0x400526 <main>:  0x55
(gdb) disas main
Dump of assembler code for function main:0x0000000000400526 <+0>:    push   %rbp0x0000000000400527 <+1>:  mov    %rsp,%rbp0x000000000040052a <+4>: mov    $0x0,%eax0x000000000040052f <+9>: callq  0x40053b <p2>0x0000000000400534 <+14>:  mov    $0x0,%eax0x0000000000400539 <+19>:    pop    %rbp0x000000000040053a <+20>: retq
End of assembler dump.
(gdb)

可以看出，在bar6.c中打印main变量的值时，main变量的地址为 0x400526，即main函数的地址。

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7.10 解答

对于 A：p.o libx.a

对于 B：p.o libx.a liby.a libx.a

对于 C：p.o libx.a liby.a libz.a libx.a

返回题目

7.11 解答

a）生成可执行目标文件foo6作为研究案例

具体生成步骤与 7.9解答中的一致。

b）查看可执行目标文件foo6的程序表

$ readelf -l foo6Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x400430
There are 9 program headers, starting at offset 64Program Headers:Type           Offset             VirtAddr           PhysAddrFileSiz            MemSiz              Flags  AlignPHDR           0x0000000000000040 0x0000000000400040 0x00000000004000400x00000000000001f8 0x00000000000001f8  R E    8INTERP         0x0000000000000238 0x0000000000400238 0x00000000004002380x000000000000001c 0x000000000000001c  R      1[Requesting program interpreter: /lib64/ld-linux-x86-64.so.2]LOAD           0x0000000000000000 0x0000000000400000 0x00000000004000000x0000000000000744 0x0000000000000744  R E    200000LOAD           0x0000000000000e10 0x0000000000600e10 0x0000000000600e100x0000000000000228 0x0000000000000230  RW     200000DYNAMIC        0x0000000000000e28 0x0000000000600e28 0x0000000000600e280x00000000000001d0 0x00000000000001d0  RW     8NOTE           0x0000000000000254 0x0000000000400254 0x00000000004002540x0000000000000044 0x0000000000000044  R      4GNU_EH_FRAME   0x00000000000005f0 0x00000000004005f0 0x00000000004005f00x000000000000003c 0x000000000000003c  R      4GNU_STACK      0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x00000000000000000x0000000000000000 0x0000000000000000  RW     10GNU_RELRO      0x0000000000000e10 0x0000000000600e10 0x0000000000600e100x00000000000001f0 0x00000000000001f0  R      1Section to Segment mapping:Segment Sections...00     01     .interp 02     .interp .note.ABI-tag .note.gnu.build-id .gnu.hash .dynsym .dynstr .gnu.version .gnu.version_r .rela.dyn .rela.plt .init .plt .plt.got .text .fini .rodata .eh_frame_hdr .eh_frame 03     .init_array .fini_array .jcr .dynamic .got .got.plt .data .bss 04     .dynamic 05     .note.ABI-tag .note.gnu.build-id 06     .eh_frame_hdr 07     08     .init_array .fini_array .jcr .dynamic .got

可以看出，数据段（data segment）的起始地址为 0x0000000000600e10，目标文件中的段大小为 0x0000000000000228，内存中的段大小为 0x0000000000000230。也就是题目中所说的程序头部表表明数据段占用了内存中 0x230 个字节。然后，其中只有开始的 0x228 字节来自可执行目标文件的节。

c）是什么引起了这种差异？

查看可执行目标文件foo6的符号表：

$ readelf -S foo6
There are 31 section headers, starting at offset 0x1a18:Section Headers:[Nr] Name              Type             Address           OffsetSize              EntSize          Flags  Link  Info  Align[ 0]                   NULL             0000000000000000  000000000000000000000000  0000000000000000           0     0     0[ 1] .interp           PROGBITS         0000000000400238  00000238000000000000001c  0000000000000000   A       0     0     1[ 2] .note.ABI-tag     NOTE             0000000000400254  000002540000000000000020  0000000000000000   A       0     0     4[ 3] .note.gnu.build-i NOTE             0000000000400274  000002740000000000000024  0000000000000000   A       0     0     4[ 4] .gnu.hash         GNU_HASH         0000000000400298  00000298000000000000001c  0000000000000000   A       5     0     8[ 5] .dynsym           DYNSYM           00000000004002b8  000002b80000000000000060  0000000000000018   A       6     1     8[ 6] .dynstr           STRTAB           0000000000400318  00000318000000000000003f  0000000000000000   A       0     0     1[ 7] .gnu.version      VERSYM           0000000000400358  000003580000000000000008  0000000000000002   A       5     0     2[ 8] .gnu.version_r    VERNEED          0000000000400360  000003600000000000000020  0000000000000000   A       6     1     8[ 9] .rela.dyn         RELA             0000000000400380  000003800000000000000018  0000000000000018   A       5     0     8[10] .rela.plt         RELA             0000000000400398  000003980000000000000030  0000000000000018  AI       5    24     8[11] .init             PROGBITS         00000000004003c8  000003c8000000000000001a  0000000000000000  AX       0     0     4[12] .plt              PROGBITS         00000000004003f0  000003f00000000000000030  0000000000000010  AX       0     0     16[13] .plt.got          PROGBITS         0000000000400420  000004200000000000000008  0000000000000000  AX       0     0     8[14] .text             PROGBITS         0000000000400430  0000043000000000000001a2  0000000000000000  AX       0     0     16[15] .fini             PROGBITS         00000000004005d4  000005d40000000000000009  0000000000000000  AX       0     0     4[16] .rodata           PROGBITS         00000000004005e0  000005e0000000000000000f  0000000000000000   A       0     0     4[17] .eh_frame_hdr     PROGBITS         00000000004005f0  000005f0000000000000003c  0000000000000000   A       0     0     4[18] .eh_frame         PROGBITS         0000000000400630  000006300000000000000114  0000000000000000   A       0     0     8[19] .init_array       INIT_ARRAY       0000000000600e10  00000e100000000000000008  0000000000000000  WA       0     0     8[20] .fini_array       FINI_ARRAY       0000000000600e18  00000e180000000000000008  0000000000000000  WA       0     0     8[21] .jcr              PROGBITS         0000000000600e20  00000e200000000000000008  0000000000000000  WA       0     0     8[22] .dynamic          DYNAMIC          0000000000600e28  00000e2800000000000001d0  0000000000000010  WA       6     0     8[23] .got              PROGBITS         0000000000600ff8  00000ff80000000000000008  0000000000000008  WA       0     0     8[24] .got.plt          PROGBITS         0000000000601000  000010000000000000000028  0000000000000008  WA       0     0     8[25] .data             PROGBITS         0000000000601028  000010280000000000000010  0000000000000000  WA       0     0     8[26] .bss              NOBITS           0000000000601038  000010380000000000000008  0000000000000000  WA       0     0     1[27] .comment          PROGBITS         0000000000000000  000010380000000000000032  0000000000000001  MS       0     0     1[28] .shstrtab         STRTAB           0000000000000000  00001907000000000000010c  0000000000000000           0     0     1[29] .symtab           SYMTAB           0000000000000000  000010700000000000000678  0000000000000018          30    48     8[30] .strtab           STRTAB           0000000000000000  000016e8000000000000021f  0000000000000000           0     0     1
Key to Flags:W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings), l (large)I (info), L (link order), G (group), T (TLS), E (exclude), x (unknown)O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)

从步骤b)中打印的程序表可以看出，数据段包含的 sections 有：.init_array、.fini_array、.jcr .dynamic、.got、.got.plt、.data、.bss 。

这些 sections 的大小（字节） = 0x601038 + 0x8 - 0x60e10 = 0x230（0x601038 为 .bss section 在目标文件中偏移量，0x8 为 .bss section 的大小，0x60e10 为 …init_array section 在目标文件中偏移量）。

也就是说，这些 sections 在内存中会占用 0x230 字节，符合程序表中数据段占用的内存大小。由于数据段包含了.bsssection（大小为 8 字节），而该 section 不占用目标文件的空间。因此，只有 0x228 字节来自可执行目标文件的节。

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7.12 解答

根据公式 VALUE(reference) = ADDR(defined_symbol) + VALUE(r.addend) - ADDR(reference)：

对于 A：

callq 指令中对 swap 的重定位引用的值 = swap 符号定义的运行时地址 + r.addend - swap 符号引用的运行时地址= 0x4004f8 + (-4) - (.text section 在可执行目标文件中的地址 + swap 符号引用在 .text section 中的偏移量)= 0x4004f8 + (-4) - (0x4004e0 + 0xa)= 0xa

对于 B：

callq 指令中对 swap 的重定位引用的值 = swap 符号定义的运行时地址 + r.addend - swap 符号引用的运行时地址= 0x400500 + (-4) - (.text section 在可执行目标文件中的地址 + swap 符号引用在 .text section 中的偏移量)= 0x400500 + (-4) - (0x4004d0 + 0xa)= 0x22

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7.13 解答

对于 A：

# 查看 libc.a 中可重定位目标文件的数量
$ ar t /usr/aarch64-linux-gnu/lib/libc.a | grep ".o" -c
1522
# 查看 libm.a 中可重定位目标文件的数量
$ ar t /usr/aarch64-linux-gnu/lib/libm.a | grep ".o" -c
431

对于 B：在我们的系统中（X86-64 Linux, Little-endian），gcc -Og 产生的可执行代码与 gcc -Og -g 产生的是相同的。

对于 C：

# 查看 gcc-6 使用的共享库
$ ldd /usr/bin/gcc-6linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffc6178d000)libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f58462a6000)/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f5846670000)
# 查看 g++-6 使用的共享库
$ ldd /usr/bin/g++-6linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffc129d4000)libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f779003f000)/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f7790409000)

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