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类成员函数编译链接的过程

news 2025/5/3 14:25:09

1.静态成员函数和普通成员函数

源文件编译成目标文件，静态成员函数和普通成员函数在目标文件代码段，函数添加进了符号表，地址是在代码段的相对地址，这个地址只是一个临时地址因为后面链接时还要合并代码段，函数地址还要变，然后链接合并目标文件，代码段合并后静态成员函数和普通成员函数固定了，修改符号表中的函数地址，最后靠重定位表修改代码段和数据段里函数调用的地址，就完了

2.虚函数

源文件编译成目标文件，虚函数在目标文件代码段，并且虚函数添加进了符号表，地址是在代码段的相对地址，这个地址只是一个临时地址因为后面链接时还要合并代码段，函数地址还要变，虚函数表创建好在只读数据区，函数地址和符号表一样是临时地址。然后链接合并目标文件，代码段合并后虚函数固定了，修改符号表中的函数地址，修改虚函数表里的函数地址，只读数据段合并后虚函数表固定了，向构造函数中添加虚函数表指针的硬编码指令，最后靠重定位表修改代码段和数据段里函数调用的地址，就完了

ps：虚基表过程同虚函数表，不过虚基表的内容在编译时就已经确定，只需要在链接合并只读数据段虚基表固定了，往构造函数添加虚基表指针的硬编码即可

下面是AI生成的理解

1. 重定位的核心作用

重定位 不修改符号表，而是修正 代码段（.text）和数据段（.data）中对符号的引用地址。符号表的更新是链接过程的副产品，而非重定位的直接目标。

(1) 符号表的角色

编译阶段：记录符号名称、类型（函数/变量）和 临时地址（目标文件内部的偏移量）。
链接阶段：链接器分配最终地址后，符号表中的地址会被更新，但 符号表本身不参与运行时执行。

(2) 重定位的真实行为

修正目标：代码段中的 call 指令、数据段中的指针等 对符号的引用。
操作方式：根据重定位表（.rel.text/.rel.data）的指示，将临时占位符替换为最终地址。

2. 具体流程示例

假设有两个文件：

// a.cpp
void foo(); // 声明
int main() { foo(); }  // 编译为：call 0x00000000（需重定位）// b.cpp
void foo() {} // 定义（临时地址0x00000010）

(1) 编译后目标文件的状态

a.o 的符号表：

_Z3foov: UND (未定义)     // 声明
main: T (定义在.text段)   // 地址 0x00000000

a.o 的重定位表：
```
OFFSET=0x00000005, TYPE=R_X86_64_PC32, SYMBOL=_Z3foov
```
（call 指令的操作数位于 main 函数偏移 0x05 处）

(2) 链接时的操作

合并段：将 a.o 和 b.o 的 .text 段合并，假设：
- main 函数最终地址：0x401000
- foo 函数最终地址：0x401020
重定位修正：
- 找到 a.o 中 call 指令的位置（0x401005）。
- 计算相对偏移：0x401020 (foo) - 0x40100A (下条指令) = 0x16。
- 将 call 0x00000000 修正为 call 0x16（实际编码为 E8 16 00 00 00）。
符号表更新（副产品）：
- _Z3foov 的地址更新为 0x401020（仅用于调试，不参与运行）。

3. 关键区别：符号表 vs. 重定位

目标文件组件	作用	是否影响运行时
符号表（.symtab）	记录符号名称和地址的映射	否（调试用）
重定位表（.rel.*）	标记需要修正的指令/数据位置	是（直接修改代码）