开了一个linkers的新坑

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早上逛 reddit rust 时偶然看到了 Ian Lance Taylor 介绍 linkers 的系列文章，觉得很有意思，决定开一个新坑来看看能不能自己实现一个简单的 linkers，目前找了一些资料，看起来工作量并不小。这里先做个简单的记录，参考的文章和书籍：

可能会涉及到的基础知识包括：

第一印象

一个最简单的链接过程

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title: 一个简单的链接过程
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flowchart LR

source1("source1"):::purple
of1("object_file1.o"):::purple

source2("source2"):::purple
of2("object_file2.o"):::purple

linkers("linkers"):::pink

executable("executable"):::green

source1 -->|gcc -o| of1
source2 -->|gcc -o| of2

of1 --> linkers
of2 --> linkers

linkers --> executable

classDef pink 1,fill:#FFCCCC,stroke:#333;
classDef green fill: #696,color: #fff,font-weight: bold;
classDef purple fill:#969,stroke:#333;
classDef error fill:#bbf,stroke:#f66,stroke-width:2px,color:#fff,stroke-dasharray: 5 5

链接过程可能涉及到的产物

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title: 一个简单的链接过程
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flowchart TB

source_code("source_code")
object_file("object_file.o")
executable("executable")
shared_lib("shared libraries")
dynamic_linker("dynamic linker")
program_linker("program linker")

ELF("ELF(on SVR4/GNU/Linux)")
DLLs("DLLs(on windows)")
GOT("GOT:Global Offset Table")
PLT("PLT:Procedure Linkage Table")

shared_lib --> ELF:::purple
shared_lib --> DLLs:::purple
shared_lib --> GOT:::pink
shared_lib --> PLT:::pink

classDef pink 1,fill:#FFCCCC,stroke:#333;
classDef green fill: #696,color: #fff,font-weight: bold;
classDef purple fill:#969,stroke:#333;
classDef error fill:#bbf,stroke:#f66,stroke-width:2px,color:#fff,stroke-dasharray: 5 5

ELF

  1. section 表示的二进制文件中的代码段；
  2. weak 类型的绑定可以允许被覆盖，可以理解为给了某个symbol一个默认值 -- 在没有找到其他的同名symbol的情况下，使用weak绑定的symbol；
  3. visibility 提供了对 symbol 在 shared library 外可访问性的控制 -- 例如，我们可能希望某个 symbol 在 shared library 内是 global 的，但是在外部是 local 的。
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title:  go over ELF symbols in more details
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flowchart LR

entry("entry in an ELF symbole"):::green

name("a name"):::pink
value("a value"):::pink
size("a size"):::pink
section("a section"):::pink
binding("a binding"):::pink
type("a type"):::pink
visibility("a visibility"):::pink
undefined("undefined additional information"):::pink

text(".text")
data(".data")
rodata(".rodata")
symtab(".symtab")

global("global")
local("local")
weak("weak")

entry --> name
entry --> value
entry --> size
entry --> section
entry --> binding
entry --> type
entry --> visibility
entry --> undefined

section --> text
section --> data
section --> rodata
section --> symtab

binding --> global
binding --> local
binding --> weak

classDef pink 1,fill:#FFCCCC,stroke:#333;
classDef green fill: #696,color: #fff,font-weight: bold;
classDef purple fill:#969,stroke:#333;
classDef error fill:#bbf,stroke:#f66,stroke-width:2px,color:#fff,stroke-dasharray: 5 5

这里需要注意一下，C 可以支持通过如下的方式来提示编译器生成指定的代码。

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#include <stdio.h>

void __attribute__((weak)) foo() {
    printf("Default foo\n");
}

int main() {
    foo();
    return 0;
}