匯報(bào)人：鄭老師2023-12-31南京大學(xué)《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課件-第4章程序的鏈接目錄程序的鏈接概述靜態(tài)鏈接動(dòng)態(tài)鏈接鏈接器及其使用實(shí)踐案例與操作演示01程序的鏈接概述鏈接的定義與目的定義鏈接是將程序中的各個(gè)模塊或函數(shù)按照一定的邏輯關(guān)系和順序組合起來(lái)，形成一個(gè)可執(zhí)行程序的過(guò)程。目的確保程序中各個(gè)模塊或函數(shù)之間的正確關(guān)系和相互調(diào)用，實(shí)現(xiàn)程序的完整性和可執(zhí)行性。靜態(tài)鏈接在程序編譯時(shí)，將所有需要的目標(biāo)文件和庫(kù)文件進(jìn)行鏈接，生成一個(gè)可執(zhí)行文件。動(dòng)態(tài)鏈接在程序運(yùn)行時(shí)，將需要的目標(biāo)文件和庫(kù)文件進(jìn)行鏈接，使程序能夠動(dòng)態(tài)地加載和使用。運(yùn)行時(shí)鏈接在程序運(yùn)行時(shí)，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地加載和鏈接目標(biāo)文件和庫(kù)文件，實(shí)現(xiàn)程序的模塊化和可擴(kuò)展性。鏈接的類型123通過(guò)將程序劃分為多個(gè)模塊或函數(shù)，可以降低程序的復(fù)雜度，提高可讀性和可維護(hù)性。提高程序的模塊化和可維護(hù)性通過(guò)正確的鏈接，可以確保程序中各個(gè)模塊或函數(shù)之間的正確關(guān)系和相互調(diào)用，提高程序的效率和可靠性。提高程序的效率和可靠性通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接和運(yùn)行時(shí)鏈接，可以實(shí)現(xiàn)程序的模塊化和可擴(kuò)展性，方便添加新功能和適應(yīng)不同平臺(tái)和環(huán)境。提高程序的擴(kuò)展性和兼容性鏈接的重要性和意義02靜態(tài)鏈接靜態(tài)鏈接是指在編譯時(shí)將多個(gè)目標(biāo)文件鏈接成一個(gè)可執(zhí)行文件的過(guò)程。靜態(tài)鏈接通過(guò)將目標(biāo)文件中的代碼和數(shù)據(jù)段合并成一個(gè)單一的可執(zhí)行文件，使得程序在運(yùn)行時(shí)無(wú)需進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接。靜態(tài)鏈接的定義與原理原理定義靜態(tài)鏈接的步驟編譯鏈接裝載將多個(gè)目標(biāo)文件鏈接成一個(gè)可執(zhí)行文件。將可執(zhí)行文件加載到內(nèi)存中并執(zhí)行。將源代碼文件編譯為目標(biāo)文件。可執(zhí)行文件獨(dú)立于其他目標(biāo)文件，方便分發(fā)和部署。缺點(diǎn)如果目標(biāo)文件中存在錯(cuò)誤或安全漏洞，可能導(dǎo)致整個(gè)可執(zhí)行文件受到影響。優(yōu)點(diǎn)可執(zhí)行文件無(wú)需依賴外部庫(kù)，運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性較高。可執(zhí)行文件體積較大，因?yàn)榘怂心繕?biāo)文件的代碼和數(shù)據(jù)。010203040506靜態(tài)鏈接的優(yōu)缺點(diǎn)03動(dòng)態(tài)鏈接動(dòng)態(tài)鏈接是指在程序運(yùn)行時(shí)，將程序中的各種模塊（如函數(shù)、數(shù)據(jù)等）鏈接在一起的過(guò)程。動(dòng)態(tài)鏈接的定義動(dòng)態(tài)鏈接的原理主要基于操作系統(tǒng)提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL）機(jī)制。在程序運(yùn)行時(shí)，操作系統(tǒng)根據(jù)需要將所需的模塊從DLL中加載到內(nèi)存中，并完成相應(yīng)的鏈接操作，以實(shí)現(xiàn)程序的正常運(yùn)行。動(dòng)態(tài)鏈接的原理動(dòng)態(tài)鏈接的定義與原理確定需要?jiǎng)討B(tài)鏈接的模塊在程序中確定需要?jiǎng)討B(tài)鏈接的模塊，如函數(shù)、數(shù)據(jù)等。創(chuàng)建動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)使用編程語(yǔ)言和工具，創(chuàng)建包含所需模塊的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。加載動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)在程序運(yùn)行時(shí)，使用操作系統(tǒng)提供的API函數(shù)加載動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。鏈接模塊根據(jù)程序運(yùn)行時(shí)的需要，將所需的模塊從動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中鏈接到程序中。動(dòng)態(tài)鏈接的步驟動(dòng)態(tài)鏈接的優(yōu)缺點(diǎn)動(dòng)態(tài)鏈接允許程序在運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要加載或卸載模塊，提高了程序的靈活性和可擴(kuò)展性。靈活性高當(dāng)某個(gè)模塊需要更新或修復(fù)時(shí)，只需更新相應(yīng)的DLL文件，而無(wú)需重新編譯整個(gè)程序。可維護(hù)性好動(dòng)態(tài)鏈接的優(yōu)缺點(diǎn)資源利用率高：通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接，可以在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)實(shí)際需求加載所需的模塊，避免了不必要的資源浪費(fèi)。VS相對(duì)于靜態(tài)鏈接，動(dòng)態(tài)鏈接需要更多的系統(tǒng)資源和時(shí)間來(lái)完成模塊的加載和鏈接操作，可能會(huì)影響程序的性能。安全性問(wèn)題由于動(dòng)態(tài)鏈接涉及到操作系統(tǒng)的底層機(jī)制，因此可能會(huì)存在一些安全風(fēng)險(xiǎn)，如DLL注入攻擊等。性能開(kāi)銷動(dòng)態(tài)鏈接的優(yōu)缺點(diǎn)04鏈接器及其使用鏈接器的功能鏈接器的主要功能是將多個(gè)目標(biāo)文件和庫(kù)文件合并成一個(gè)可執(zhí)行文件，以便程序能夠運(yùn)行。它還負(fù)責(zé)解決目標(biāo)文件之間的符號(hào)引用問(wèn)題，以及處理目標(biāo)文件的內(nèi)存布局和地址分配。鏈接器的作用鏈接器的作用是將程序的不同部分組合在一起，形成一個(gè)完整的可執(zhí)行文件。它確保程序中的符號(hào)引用得到正確的解析，并生成一個(gè)可以在操作系統(tǒng)上運(yùn)行的可執(zhí)行文件。鏈接器還負(fù)責(zé)處理目標(biāo)文件的內(nèi)存布局和地址分配，以確保程序在運(yùn)行時(shí)能夠正確地訪問(wèn)內(nèi)存。鏈接器的功能與作用鏈接器命令行參數(shù)在使用鏈接器時(shí)，需要提供一些命令行參數(shù)，如輸入文件名、輸出文件名、庫(kù)文件名等。這些參數(shù)告訴鏈接器需要合并哪些文件以及如何處理符號(hào)引用等問(wèn)題。鏈接腳本除了命令行參數(shù)外，還可以使用鏈接腳本指定鏈接器的行為。鏈接腳本是一組規(guī)則和選項(xiàng)，用于控制鏈接器的操作，例如指定內(nèi)存布局、分配地址等。鏈接器選項(xiàng)鏈接器還提供了一些選項(xiàng)，用于控制鏈接過(guò)程的行為。這些選項(xiàng)可以在命令行中指定，也可以在鏈接腳本中設(shè)置。例如，可以使用選項(xiàng)來(lái)控制符號(hào)解析的方式、是否進(jìn)行重定位等。鏈接器的使用方法符號(hào)未定義如果在程序中使用了某個(gè)符號(hào)（例如函數(shù)或變量），但在鏈接過(guò)程中無(wú)法找到該符號(hào)的定義，就會(huì)遇到符號(hào)未定義的問(wèn)題。解決方案是檢查是否正確地聲明和定義了該符號(hào)，并確保所有相關(guān)的目標(biāo)文件都正確地進(jìn)行了編譯和鏈接。重定位錯(cuò)誤重定位錯(cuò)誤通常發(fā)生在程序中使用了相對(duì)地址的情況。解決方案是檢查程序中的相對(duì)地址是否正確，并確保目標(biāo)文件在編譯時(shí)使用了正確的選項(xiàng)來(lái)生成重定位信息。內(nèi)存布局問(wèn)題內(nèi)存布局問(wèn)題通常發(fā)生在程序中使用了動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配或者需要特定內(nèi)存布局的情況下。解決方案是使用鏈接腳本控制內(nèi)存布局，確保程序在運(yùn)行時(shí)能夠正確地訪問(wèn)內(nèi)存。鏈接器的常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案05實(shí)踐案例與操作演示假設(shè)我們有一個(gè)程序由兩個(gè)源文件（file1.c和file2.c）組成，它們分別實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)函數(shù)func1()和func2()。在編譯階段，編譯器將這兩個(gè)源文件編譯為目標(biāo)文件（file1.o和file2.o）。鏈接器將這些目標(biāo)文件鏈接在一起，形成一個(gè)可執(zhí)行程序。如果我們?cè)诰幾g時(shí)使用了靜態(tài)鏈接，那么在生成的可執(zhí)行文件中，程序中使用的函數(shù)將被直接嵌入到可執(zhí)行文件中。這樣，當(dāng)程序被執(zhí)行時(shí)，所需的函數(shù)已經(jīng)在內(nèi)存中，不需要再進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接。靜態(tài)鏈接案例1靜態(tài)鏈接案例2靜態(tài)鏈接案例動(dòng)態(tài)鏈接案例1與靜態(tài)鏈接不同，動(dòng)態(tài)鏈接在程序運(yùn)行時(shí)才進(jìn)行。在編譯時(shí)，編譯器將程序中使用的函數(shù)編譯為目標(biāo)文件，但這些函數(shù)并沒(méi)有被直接嵌入到可執(zhí)行文件中。相反，它們被單獨(dú)打包成動(dòng)態(tài)庫(kù)（.dll文件）。動(dòng)態(tài)鏈接案例2當(dāng)程序被執(zhí)行時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)加載動(dòng)態(tài)庫(kù)，并將程序中使用的函數(shù)加載到內(nèi)存中。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以減少可執(zhí)行文件的大小，并且當(dāng)多個(gè)程序使用相同的函數(shù)時(shí)，它們可以共享這些函數(shù)，從而節(jié)省內(nèi)存。動(dòng)態(tài)鏈接案例鏈接器使用案例1在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，我們通常使用編譯器自動(dòng)處理程序的鏈接過(guò)程。但是，了解鏈接器的工作原理對(duì)于解決一些特殊問(wèn)題非常有幫助。例如