【裸机开发】链接脚本（.lds文件）的基本语法

仲夏夜之梦~

已于 2023-06-12 16:08:58 修改

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分类专栏： I.MX6ULL裸机开发文章标签： linux 嵌入式硬件

于 2023-06-10 22:10:29 首次发布

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一、什么是链接脚本？

一段程序的编译需要经历四个阶段（预处理—编译—汇编—链接），而链接脚本管理的就是其中的“链接”阶段。一段程序往往包含了变量、常量、数据（代码逻辑），他们属于不同的段：

.bss段：一个全局变量，没有被初始化或者被初始化为0。
.data段：一个全局变量，非const类型，已被初始化（初始值必须是非0值）
.rodata段：read only data，如字符串常量、const修饰的变量都会被保存到该段
.text段：程序代码段，更进一步讲是存放处理器的机器指令。函数代码逻辑都会保存到该段

链接脚本决定了一个可执行程序的各个段的存储位置，相当于要给程序中的数据和变量进行分类，并确定每一类的存放位置。

注意：实际涉及的段远不止这四个，这里只是列举了我们所熟知的段

二、链接脚本的基本语法格式

1、常用命令

命令	说明	举例
ENTRY(symbol)	这里的symbol指的是符号表中的符号。汇编阶段会生成符号表，符号表中的符号包括静态变量、全局变量、函数名等。这是将某一个符号symbol的值设为入口地址（进程执行的第一条用户空间指令就会从此处开始执行）	ENTRY（_start）
OUTPUT_ARCH	设置输出文件的目标平台架构	OUTPUT_ARCH(arm)
SECTIONS	告诉链接器如何把输入文件映射到内存指定位置（即设置各个段的位置）	SECTIONS { ... }

更多命令参考：lds文件命令

2、内置变量

.bss：表示bss段

.data：表示data段

.rodata：表示rodata段

.text：表示text段

. ：定位器（暂不解释，下面示例说明的时候会更有体会）

三、链接脚本的简单案例

以下面这个链接脚本为例。冒号、等号的两边需要有空格，否则可能会在编译的时候报语法错误。

1、第 2 行

. 表示定位器，你可以理解为一个指针，此时指针指向的是 0x87800000 的位置。

2、第 4 - 8 行

.text 开头，说明这里要设置的是 text 段相关的内容了。每一个文件都可能存在 .text段、.data 段相关的内容，* 是通配符，表示所有文件；*(.text) 表示每个文件与 .text 段相关的内容。

这里想表达的意思是，把 obj 下的 start.o 和其他所有输入文件与 .text 段相关的内容统一保存到DDR的 .text 段。

3、第 9 行

如果这里没有 ALIGN(4)，根据.text 的理解就是，所有输入文件和 .rodata 段相关的内容都保存到DDR的 .rodata 段。

ALIGN(4) 的作用是地址对齐，即DDR 的 .rodata 段的起始地址必须是 4 的整数倍。如果没有ALIGN(4)，rodata段是紧跟在 .text 的后面的。（假设 .text 段的大小是 0x1001）

.rodata :
{
    *(.rodata)
}

如果加了 ALIGN(4)，此时 .rodata 的起始地址必须是 4 的整数倍。这么做的目的是提升内存访问效率，内存在访问该段的时候，没必要每个地址都去查，只要查 4 的整数倍的地址即可。

// 也可以是 ALIGN(8)
.rodata ALIGN(4) :
{
    *(.rodata)
}

4、第10 行

参考第 8 行的解析

5、第 11 - 14 行

__bss_start 和 __bss_end 并非内置变量，而是自定义符号，以便用于保存 bss 段的起始位置和结束地址。前面提到 . 表示定位器，即便我们中间没有去手动管理，它也会自动跟随我们的操作进行移动。第 13 行可以参考第 8 行的解析。

问：为什么需要保存 .bss 段的起始位置和结束位置？

答：

.bss 段是保存了被定义但是没有被初始化的变量，我们需要手动对 .bss 段的变量清零，为此我们就需要知道 .bss 段的起始位置和结束地址，以便于之后在 C文件或者汇编文件中直接引用。

问：第 11 行的 . = ALIGN 有什么用？

答：

后续我们可能在其他地方会使用符号 __bss_start 和 __bss_end，CPU 每次从内存取址都是一次拿4个字节，如果 __bss_start 不是 4 字节对齐，CPU 从 __bss_start 位置拿到的指令很有可能是残缺的。

因此，第 11 行在对定位器进行 4 字节对齐操作。