静态链接的一点小总结（一） 《程序员的自我修养》·笔记

静态链接的引入

编译过程生成目标代码之后，定义其他模块的全局变量和函数在最终运行时的绝对地址要在最终链接的时候才能确定。所以现在的编译器将源代码文件编译成为一个未链接的目标文件，之后由链接器将这些目标文件链接起来形成可执行文件。

c/c++模块之间的通信有两种方式，一种是模块间的函数调用，另一种是模块间的变量访问。这两种方式可以亏结尾一种方式，那就是模块之间符号的引用。模块之间依靠符号来进行通信，就好像拼图版，那些定义符号的模块多出一块区域，而引用该符号的模块刚好缺少那一块区域。

静态链接简介

一个工程中一般由多个源文件构成，每一个源文件编译器处理过程中都会产生目标文件（C/C++中为.o文件）。这些目标文件以及静态库，动态库需要通过链接来完成(使用gcc或者ld命令去完成，其实gcc也是调用了ld)。

链接过程主要包括了地址和空间分配(Address and Storage Allocation)、符号决议(Symbol Resolution)和重定位(Relocation)等步骤。

模块之间的函数调用

我们在函数main.c中使用另外一个模块func.c中的函数foo()，编译器编译main.c的时候并不知道foo函数的地址，所以编译阶段会暂时把调用foo的指令的目标地址搁置，等待最后链接的时候由连接器将这些指令的目标地址修正。具体过程是，链接的时候，链接器会根据程序所引用的符号foo，自动到相应的func.c模块查找foo的地址，然后对上述指令进行修正。

模块之间的变量访问

目标文件A中有一个全局变量叫做var。目标文件B要访问这个变量：movl 0x2a, var 这是一条赋值语句。但是在编译B的时候，编译器不知道var的目标地址，会暂时将mov指令的目标地址置为0。一旦A和B进行链接之后，var的地址一旦被确定下来，链接器就会把上面指令的目标地址修改成确定的目标地址。这个过程叫做重定位。

静态链接的优点

方便分发，不会因为库的升级而导致程序无法运行。

效率稍高。

静态链接的缺点

占用磁盘空间。

占用内存空间。可执行文件在执行时是需要映射到内存中的。如果使用动态链接，那么因为是同一文件，所以在内存时只需要映射一份就可以了。而静态链接，不仅因为来源于不同的文件而需要加载、映射多次，而且因为来自于不同的构建等原因，逻辑上相同的代码往往并不会造成映射之后的内存页相同，使得内存去重机制（如 UKSM）失效。

占用 I/O 带宽。可执行文件越大，在内存里没有缓存时需要从外存读取的数据也就越多，耗时也就越长。而因为文件体积增大，内存资源越发不够用，I/O 缓存越少，导致缓存命中更低。