Deepseek relocation table and symbol table

好的！符号表（Symbol Table） 和 重定位表（Relocation Table） 是目标文件（Object File）中的关键数据结构，它们在链接（Linking）阶段起着核心作用。以下以 C 语言为例，结合具体场景详细解释它们的意义和功能：

1. 符号表（Symbol Table）¶

符号表记录了目标文件中定义的符号（如函数、全局变量）及其属性，是链接器（Linker）解析跨文件符号依赖的核心依据。

符号（Symbol）是什么？¶

• 符号可以是：
• 函数名（如 main, printf）
• 全局变量（如 int global_var;）
• 静态变量（如 static int static_var;）

符号表的作用¶

1. 记录符号的定义与引用
   - 符号表中包含符号的 名称、地址、作用域（全局/局部）等信息。
   - 例如：

   • main 函数在代码段中的地址。
   • global_var 全局变量在数据段中的地址。

2. 解决符号的跨文件引用
   当多个目标文件需要互相调用函数或访问变量时，链接器通过符号表找到符号的实际地址。

示例：符号表的内容¶

假设有 main.c 和 math.c 两个文件：

math.c¶

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

main.c¶

extern int add(int, int);  // 声明外部函数

int global_var = 42;        // 全局变量

int main() {
    int result = add(3, 4);
    return 0;
}

编译后的符号表（简化）¶

• 注：未定义的符号（如 printf）也会被记录为“未解决”（Undefined），需由链接器处理。

2. 重定位表（Relocation Table）¶

重定位表记录了目标文件中 需要被修正的地址引用。这些地址在汇编阶段无法确定（例如调用外部函数或访问跨文件的全局变量），需在链接阶段由链接器修正。

为什么需要重定位？¶

• 地址不确定性：汇编阶段无法预知符号的最终地址（例如其他目标文件中的函数位置）。
• 动态修正：链接器将多个目标文件合并时，需要修正这些地址引用。

示例：重定位表的内容¶

以 main.c 中的代码为例：

extern int add(int, int);

int main() {
    int result = add(3, 4);  // 调用外部函数 add
    return 0;
}

对应的汇编代码（x86）¶

main:
    ...
    call add     ; 调用 add 函数（地址未知）
    ...

• 在目标文件 main.o 中，call add 的机器码中 add 的地址是临时的（例如填 0x00000000）。
• 重定位表 会记录这条指令的位置，并标记：“此处需要替换为 add 函数的真实地址”。

重定位表的条目（简化）¶

• 偏移量（Offset）：需要修正的地址在目标文件中的位置。
• 符号（Symbol）：需要引用的符号名（如 add）。
• 类型（Type）：重定位的计算方式（例如相对地址或绝对地址）。

3. 符号表与重定位表的协作流程¶

链接器（Linker）的工作流程如下：

1. 符号解析（Symbol Resolution）
   - 遍历所有目标文件的符号表，检查每个未定义的符号是否在其他目标文件中定义。
   - 例如：发现 main.o 需要 add 函数，而 math.o 中定义了 add。

2. 地址分配（Address Allocation）
   - 将所有目标文件的代码段和数据段合并，为每个符号分配最终地址。

3. 重定位（Relocation）
   - 根据重定位表中的条目，修正代码中的地址引用。
   - 例如：将 call add 的临时地址替换为 add 函数的实际地址。

4. 实际工具查看符号表与重定位表¶

以 Linux 工具 objdump 和 readelf 为例：

查看符号表¶

objdump -t main.o  # 显示符号表

输出示例：

SYMBOL TABLE:
0000000000000000 g     F .text  0000000000000015 main
0000000000000000 g     O .data  0000000000000004 global_var
                 U add  # "U" 表示未定义（Undefined）

查看重定位表¶

readelf -r main.o  # 显示重定位表

输出示例：

Relocation section '.rela.text' at offset 0x200:
  Offset     Info     Type           Symbol's Name
  0x00001234 0x00000102 R_X86_64_PC32 add

关键术语中英对照¶

总结¶

• 符号表（Symbol Table）：记录目标文件中定义的符号及其属性，是链接器解析符号依赖的“地图”。
• 重定位表（Relocation Table）：标记需要修正的地址引用，是链接器合并代码时进行地址修正的“任务清单”。

二者共同协作，确保多个目标文件能正确合并为一个可执行文件。

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