南京大学《大学计算机基础》课件-第4章程序的链接

汇报人：郑老师2023-12-31南京大学《大学计算机基础》课件-第4章程序的链接目录程序的链接概述静态链接动态链接链接器及其使用实践案例与操作演示01程序的链接概述链接的定义与目的定义链接是将程序中的各个模块或函数按照一定的逻辑关系和顺序组合起来，形成一个可执行程序的过程。目的确保程序中各个模块或函数之间的正确关系和相互调用，实现程序的完整性和可执行性。静态链接在程序编译时，将所有需要的目标文件和库文件进行链接，生成一个可执行文件。动态链接在程序运行时，将需要的目标文件和库文件进行链接，使程序能够动态地加载和使用。运行时链接在程序运行时，根据需要动态地加载和链接目标文件和库文件，实现程序的模块化和可扩展性。链接的类型123通过将程序划分为多个模块或函数，可以降低程序的复杂度，提高可读性和可维护性。提高程序的模块化和可维护性通过正确的链接，可以确保程序中各个模块或函数之间的正确关系和相互调用，提高程序的效率和可靠性。提高程序的效率和可靠性通过动态链接和运行时链接，可以实现程序的模块化和可扩展性，方便添加新功能和适应不同平台和环境。提高程序的扩展性和兼容性链接的重要性和意义02静态链接静态链接是指在编译时将多个目标文件链接成一个可执行文件的过程。静态链接通过将目标文件中的代码和数据段合并成一个单一的可执行文件，使得程序在运行时无需进行动态链接。静态链接的定义与原理原理定义静态链接的步骤编译链接装载将多个目标文件链接成一个可执行文件。将可执行文件加载到内存中并执行。将源代码文件编译为目标文件。可执行文件独立于其他目标文件，方便分发和部署。缺点如果目标文件中存在错误或安全漏洞，可能导致整个可执行文件受到影响。优点可执行文件无需依赖外部库，运行时稳定性较高。可执行文件体积较大，因为包含了所有目标文件的代码和数据。010203040506静态链接的优缺点03动态链接动态链接是指在程序运行时，将程序中的各种模块（如函数、数据等）链接在一起的过程。动态链接的定义动态链接的原理主要基于操作系统提供的动态链接库（DLL）机制。在程序运行时，操作系统根据需要将所需的模块从DLL中加载到内存中，并完成相应的链接操作，以实现程序的正常运行。动态链接的原理动态链接的定义与原理确定需要动态链接的模块在程序中确定需要动态链接的模块，如函数、数据等。创建动态链接库使用编程语言和工具，创建包含所需模块的动态链接库。加载动态链接库在程序运行时，使用操作系统提供的API函数加载动态链接库。链接模块根据程序运行时的需要，将所需的模块从动态链接库中链接到程序中。动态链接的步骤动态链接的优缺点动态链接允许程序在运行时根据需要加载或卸载模块，提高了程序的灵活性和可扩展性。灵活性高当某个模块需要更新或修复时，只需更新相应的DLL文件，而无需重新编译整个程序。可维护性好动态链接的优缺点资源利用率高：通过动态链接，可以在程序运行时根据实际需求加载所需的模块，避免了不必要的资源浪费。VS相对于静态链接，动态链接需要更多的系统资源和时间来完成模块的加载和链接操作，可能会影响程序的性能。安全性问题由于动态链接涉及到操作系统的底层机制，因此可能会存在一些安全风险，如DLL注入攻击等。性能开销动态链接的优缺点04链接器及其使用链接器的功能链接器的主要功能是将多个目标文件和库文件合并成一个可执行文件，以便程序能够运行。它还负责解决目标文件之间的符号引用问题，以及处理目标文件的内存布局和地址分配。链接器的作用链接器的作用是将程序的不同部分组合在一起，形成一个完整的可执行文件。它确保程序中的符号引用得到正确的解析，并生成一个可以在操作系统上运行的可执行文件。链接器还负责处理目标文件的内存布局和地址分配，以确保程序在运行时能够正确地访问内存。链接器的功能与作用链接器命令行参数在使用链接器时，需要提供一些命令行参数，如输入文件名、输出文件名、库文件名等。这些参数告诉链接器需要合并哪些文件以及如何处理符号引用等问题。链接脚本除了命令行参数外，还可以使用链接脚本指定链接器的行为。链接脚本是一组规则和选项，用于控制链接器的操作，例如指定内存布局、分配地址等。链接器选项链接器还提供了一些选项，用于控制链接过程的行为。这些选项可以在命令行中指定，也可以在链接脚本中设置。例如，可以使用选项来控制符号解析的方式、是否进行重定位等。链接器的使用方法符号未定义如果在程序中使用了某个符号（例如函数或变量），但在链接过程中无法找到该符号的定义，就会遇到符号未定义的问题。解决方案是检查是否正确地声明和定义了该符号，并确保所有相关的目标文件都正确地进行了编译和链接。重定位错误重定位错误通常发生在程序中使用了相对地址的情况。解决方案是检查程序中的相对地址是否正确，并确保目标文件在编译时使用了正确的选项来生成重定位信息。内存布局问题内存布局问题通常发生在程序中使用了动态内存分配或者需要特定内存布局的情况下。解决方案是使用链接脚本控制内存布局，确保程序在运行时能够正确地访问内存。链接器的常见问题与解决方案05实践案例与操作演示假设我们有一个程序由两个源文件（file1.c和file2.c）组成，它们分别实现了两个函数func1()和func2()。在编译阶段，编译器将这两个源文件编译为目标文件（file1.o和file2.o）。链接器将这些目标文件链接在一起，形成一个可执行程序。如果我们在编译时使用了静态链接，那么在生成的可执行文件中，程序中使用的函数将被直接嵌入到可执行文件中。这样，当程序被执行时，所需的函数已经在内存中，不需要再进行动态链接。静态链接案例1静态链接案例2静态链接案例动态链接案例1与静态链接不同，动态链接在程序运行时才进行。在编译时，编译器将程序中使用的函数编译为目标文件，但这些函数并没有被直接嵌入到可执行文件中。相反，它们被单独打包成动态库（.dll文件）。动态链接案例2当程序被执行时，操作系统会加载动态库，并将程序中使用的函数加载到内存中。这样做的优点是可以减少可执行文件的大小，并且当多个程序使用相同的函数时，它们可以共享这些函数，从而节省内存。动态链接案例链接器使用案例1在实际开发中，我们通常使用编译器自动处理程序的链接过程。但是，了解链接器的工作原理对于解决一些特殊问题非常有帮助。例如