链接器如何知道extern函数的定义在哪里？

我读了几篇post并得出结论，extern告诉编译器“这个函数存在，但它的代码在其他地方。不要惊慌。” 但链接器如何知道函数的定义位置。

我的案例： – 我正在研究Keil uvision 4.有一个头文件grlib.h，主函数在grlib_demo.c（它包括grlib.h）。 现在，有一个函数GrCircleDraw（）在Circle.c中定义并在grlib_demo.c中调用，还有一个语句

extern void GrCircleDraw（所有参数）;

在grlib.h中。 我的查询是链接器如何知道GrCircleDraw（）的定义，因为Circle.c不包含在grlib.h和grlib_demo.c中

注意： – 文件grlib.h和Circle.c位于同一文件夹中。 代码运行成功。

Answer 1

简单的答案是“编译器不需要知道，但链接器必须能够找到它”。 通过多个.o文件或通过库，链接器必须能够找到GrCircleDraw函数的单个定义。

Answer 2

编译器只将extern函数的名称放入.obj文件中。 编译器不需要了解更多信息。

当您开始链接时，作为开发人员，您有责任将所有必需的目标文件和库文件提供给链接器。 链接器会将所有这些function安排到二进制文件中。 如果您没有指定正确的库或.obj文件，那么链接将会因unresolved blah-blah失败。

通常隐式包含默认库。 这使事情变得复杂并产生幻想。 您始终可以指定不需要任何隐式库并明确包含所有内容。 不幸的是，每个系统都以自己的方式完成。

Answer 3

当您以ELF格式编译.o文件时，.o文件中有许多内容，例如：

• 包含代码的.text部分;
• 包含全局变量的.data ， .rodata ， .rss部分;
• .symtab包含.o中的符号列表（函数，全局变量和其他）（以及它们在文件中的位置）以及.o文件使用的符号;
• 诸如.rela.text部分，它们是重定位列表 – 这些是链接编辑器（和/或动态链接器）必须进行的修改，以便将程序的不同部分链接在一起。

在来电方面

让我们编译一个简单的C文件：

 extern void GrCircleDraw(int x); int foo() { GrCircleDraw(42); return 3; } int bla() { return 2; } 

有：

 gcc -o test.o test.c -c 

（我正在使用我的系统的本机编译器，但在交叉编译到ARM时它将工作完全相同）。

您可以使用以下命令查看.o文件的内容：

 readelf -a test.o 

在符号表中，您会发现：

 符号表'.symtab'包含10个条目：
    Num：值大小类型绑定Vis Ndx名称
      0：0000000000000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND 
 [...]
      8：0000000000000000 21 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 foo
      9：0000000000000000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT UND GrCircleDraw
     10：0000000000000015 11 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 bla

我们的foo函数有一个符号， bla有一个符号。 值字段在.text部分中给出它们的位置。

使用的符号GrCircleDraw有一个符号：它是未定义的，因为此函数未在此.o文件中定义，但仍可在其他位置找到。

在.text部分（ .rela.text ）的重定位表中，您会发现：

 位于偏移量0x260的重定位部分'.rela.text'包含1个条目：
  偏移信息类型Sym。 价值Sym。 姓名+加数
 00000000000a 000900000002 R_X86_64_PC32 0000000000000000 GrCircleDraw  -  4

该地址在foo ：链接编辑器将使用GrCircleDraw函数的地址修补此地址处的指令。

在被叫方

现在让我们自己编译一个GrCircleDraw的实现：

 void GrCircleDraw(int x) { } 

我们来看看它的符号表：

 符号表'.symtab'包含9个条目：
    Num：值大小类型绑定Vis Ndx名称
 [...]
      8：0000000000000000 9 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 GrCircleDraw

它有一个GrCircleDraw的条目，在其.text部分中定义它的位置。

将它们连接在一起

因此，当链接编辑器将两个文件组合在一起时，它知道：

• 哪个函数定义在哪个.o文件及其位置;
• 在调用者的代码中，它必须使用被调用者的地址进行更新。

Answer 4

链接通常以这种方式发生：迭代命令行并给出每个参数

1. 如果是目标文件则直接使用，
2. 在需要的范围内使用（=实现到目前为止尚未解决的所有参考文献）。

最后，必须完成每个参考才能成功链接。 链接器命令行中给出的行的顺序很重要。