链接(linking)是将各种代码和数据部分收集起来并组成称为一个单一文件的过程,这个文件可被加载(或拷贝)到存储器并执行。
链接可在如下三个阶段执行:
- 编译时(complile time),即在源代码被翻译成机器代码时;
- 加载时(load time),即在程序被加载器(loader)加载到存储器并执行时;
- 运行时(run time),由应用程序来执行。
早期的计算机系统中,链接是手动执行的。在现代系统中,链接是由叫做链接器(linker)的程序自动执行的。
链接器使得 分离编译(separate compilation)成为可能。不用将一个大型的应用程序组织为一个巨大的源文件,而是可以把它分解为更小、更好管理的模块,可以独立地修改和编译这些模块。当改变这些模块中的一个时,只需简单地重新编译它,并重新链接应用,而不必重新编译其他文件。
链接通常是由链接器来默默地处理的,那么为什么要学习关于链接的知识?
- 理解链接器将帮助你构造大型程序。构造大型程序的程序员经常会遇到由于缺少模块、缺少库或者不兼容的库版本引起的链接器错误。除非你理解链接器是如何解析引用、什么是库以及链接器是如何使用库来解析引用的,否则这类问题将令你感到迷惑和挫败。
- 理解链接器将帮助你避免一些危险的编程错误。Unix链接器解析符合引用时所做的决定可以不动声色地影响你程序的正确性。在默认情况下,错误地定义多个全局变量的程序将通过链接器,而不产生任何警告信息。由此得到的程序会产生令人迷惑的运行时行为,而且非常难以调试。
- 理解链接将帮助你理解语言的作用域规则是如何实现的。如全局和局部变量之间的区别是什么?当你定义一个具有 static 属性的变量或函数时,到底实际意味着什么?
- 理解链接将帮助你理解其他重要的系统概念。链接器产生的可执行目标文件在重要的系统功能中扮演着关键角色,比如加载和运行程序、虚拟存储器、分页和存储器映射。
- 理解链接将使你能够利用共享库。如许多软件产品在运行时使用共享库来升级压缩包装的(shrink-wrapped)二进制程序。还有,大多数Web服务器都依赖于共享库的动态链接来提供动态内容。