编译过程中的链接实际上做了什么？

Question

据我所知，GCC编译器在编译C程序时执行了四个步骤。

1. 预处理 - 带有宏的C代码（* .c）到没有宏的C代码（* .c）
2. 编译 - C代码（* .c）到汇编语言（* .s）
3. 汇编 - 汇编语言（* .s）到目标代码（* .o）
4. 链接 - 目标代码（* .o）到可执行文件（*）

前三个步骤对我来说非常有意义，但我仍然对链接实际上做了什么感到困惑。

在第三步之后，为什么我不能运行* .o文件？此时，我的C代码现在是对象/机器/字节代码，可以由CPU直接解释。然而，当我将* .o文件设置为可执行文件并尝试运行它时，我收到此错误：

bash: ./helloworld.o: cannot execute binary file: Exec format error

为什么会出现此错误？如果我有一个只有一个C文件的小C程序（例如一个hello world程序），那么在我看来，链接没有任何意义，因为没有任何东西可以链接。那么编译过程中的链接实际上是做什么的呢？

提前感谢您的回复。

Answer 1

  

如果我有一个小C程序（例如一个hello world程序）

即使你的helloworld程序也使用#inlude<stdio.h>，不是吗？这意味着你正在使用一个库，并且链接步骤是为了组合必要的目标代码（这里是库代码）来为你创建二进制文件。

有关链接步骤的详细说明（并与编译比较） - 请参阅此question

Answer 2

粗略解释的链接是：

• 从每个目标文件中查找所有匹配的段，并将它们连接在一起。这样我们最终得到一个大的.code，一个.data，一个.bss等。
• 解析所有使用的符号。许多符号是本地的，因此可以立即解决。将在请求链接的库中搜索未解析的符号。完成后，结果将是符号表/链接映射。
• 制作一个实际可执行的文件。在Linux上，通常只会发生可执行文件，库和目标文件都是ELF格式。并非所有平台都适用。

Answer 3

简单的答案是.o可执行文件用于不同的目的并具有不同的格式。

如果您需要完整的答案，则需要阅读平台二进制格式的必要文档。

在Linux上，这将是here。本文档将描述中间格式与最终可执行格式之间的区别。

另外，Linux内核模块加载器直接使用.o（或更确切地说是.ko）文件。