静态链接
复习
- 重定位：把占位替换成真实地址
- 目标文件格式：符号表与分段
- 从源代码到可执行文件：链接这一步
TL;DR
- 静态链接把多个目标文件拼成一个可执行文件
- 它要合并各段、分配地址并完成重定位
- 链接后的程序自包含，不依赖外部库文件
- 代价是文件较大、库更新需要重新链接
正文
有了目标文件和重定位，就可以把它们“拼”成可执行文件了。这一步叫链接（linking），而“在生成可执行文件时就把一切确定好”的做法，叫静态链接（static linking）。
链接器做的事
链接器把多个目标文件（以及用到的库）合到一起，大致做这几件事：
- 合并同类段：把各个文件的代码段拼成一个大代码段，数据段同理
- 分配地址：给合并后的各段、各符号安排最终的内存位置
- 符号解析：把一个文件引用的外部名字，对应到另一个文件里提供的定义
- 重定位：把所有“待填地址”换成真实地址
做完这些，就得到了一个完整的可执行文件。
静态库：按需抽取
很多程序会用到标准库里的函数。一个静态库，其实就是一堆预先编译好的目标文件打包在一起。链接器链接时，会只把程序真正用到的那几个目标文件抽出来，接进可执行文件——不必把整个库都塞进去。
好处与代价
静态链接的结果是自包含的：可执行文件里已经包含了它需要的一切，运行时不再依赖外部库文件。好处是：
- 部署简单：拷过去就能跑，不怕缺库
- 运行独立：不担心库被改坏或版本不对
代价则是：
- 文件大：每个程序都自带一份库代码，重复占空间
- 内存浪费：多个程序运行时，各自带着同样的库副本
- 更新麻烦：库修了 bug，得把每个用它重新链接过的程序都重新链接
正是这些代价，催生了另一种思路：别在编译时就把库链进去，等运行时再说。 这就是下一章的动态链接。
思考题 1
静态链接大致要做哪几件事？
思考题 2
静态链接的程序“自包含”，有什么好处和坏处？
小结
知识点
- 静态链接把多个目标文件拼成可执行文件
- 步骤：合并段、分配地址、符号解析、重定位
- 静态库按需抽取用到的目标文件
- 好处是自包含，代价是体积大、更新麻烦
参考资料
- Wikipedia(zh)：静态链接库：链接时并入可执行文件的库
- Wikipedia(zh)：链接器：合并目标文件并解析符号
思考题答案（仅供参考）
思考题 1
大致包括：合并各个目标文件的同类段、为各段和符号分配最终地址、进行符号解析（把外部引用对应到定义）、以及完成重定位（填入真实地址）。
思考题 2
好处是自包含：可执行文件已包含所需的一切，运行时不必依赖外部库，部署简单、不怕缺库或被改。坏处是文件体积大、多个程序会重复携带同样的库代码造成内存浪费，而且库更新后需要重新链接每个使用它的程序。
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设计师 | 南国微雪