目标文件：程序源文件在经过编译器/汇编器 编译后会生成.o格式的文件，一般分为3种：

链接器：多个目标文件.o和库文件.a输入文件链接成一个可执行输出文件.elf，链接器从链接脚本读完一个 section 后，将重定位符号的值增加该 section 的大小。

section ：一个可执行文件通常由不同的section（段）构成：text代码段、data数据段、bss段、rodata只读数据段等。每个section用一个section header来描述，包括段名、段的类型、段的起始地址、段的偏移和段的大小等。将这些section headers集中放到一起即为section header table（节头表）。

详见：GNU ELF special sections

符号表：在「汇编阶段」，汇编器会分析汇编语言中各个section的信息，收集各种符号，生成符号表，将各个符号在section内的偏移地址、类型、占用空间的大小也填充到符号表内。（符号表本身也以section的形式添加到每一个可重定位目标文件中）

一个可执行文件中的所有符号都有自己的地址，并保存在「全局符号表」中，但此时「全局符号表」中的地址还都是原来在各个目标文件中的地址，即相对于零地址的偏移。

「Q」链接生成的可执行文件最终是要被加载到内存中执行的，那么要加载到内存中的什么地方呢？

「A」程序在链接程序时需要指定一个链接起始地址，链接开始地址一般也就是程序要加载到内存中的地址，通过链接脚本指定程序的链接地址和各个段的组装顺序。

链接脚本：主要用于规定各输入文件中的程序、数据等内容段在输出文件中的空间和地址如何分配。通俗的讲，链接脚本用于描述输入文件中的段，将其映射到输出文件中，并指定输出文件中的内存分配。

链接器就是根据链接脚本定义的规则来组装可执行文件的，并最终将这些信息以section的形式保存到可执行文件的ELF Header中。完整的ELF文件组织结构如下图所示：

定位符 . 表示当前地址，它是一个变量，总是代表输出文件中的一个地址（根据输入文件section的大小不断增加，不能倒退，且只用于SECTIONS指令中）。对定位符 . 赋值可指定其后内容的存储位置，如果没有以其它的方式指定输出节的地址，则地址值就会被设为定位计数器的当前值，下面举例说明：

使用SECTIONS来描述输出文件各段的内存布局，在SECTIONS命令的开始处, 定位计数器当前值为0。

下图为各文件 .text section .data section .bss section链接分配的示意图：

注意：链接脚本从上往下，如果输入文件 A 已经被取出 .text section，此后输入文件 A 就没有 .text section，不能再被获取。

ENTRY(SYMBOL)：将符号 SYMBOL 的值设置为入口地址，入口地址是程序执行的第一条指令在程序地址空间的地址（如 ENTRY(Reset_Handler) 表示程序最开始从复位中断服务函数处执行）

有多种方法设置进程入口地址，以下编号越小，优先级越高：

1、ld 命令行的 -e 选项

2、链接脚本的 ENTRY(SYMBOL) 命令（如ENTRY( _start )）

3、在汇编程序中定义了 start 符号，使用 start 符号值（如.global _start）

4、如果存在 .text section，使用 .text section 首地址的值

5、使用地址 0 的值

声明了程序入口地址为_start后，在启动文件中会让其跳转到复位向量表中：

MEMORY命令定义了存储空间。

可单独使用ORIGIN(memory)和LENGTH(memory)命令获取内存区域的起始地址以及长度。

使用示例：

该关键字定义一个（输入文件内被引用但没定义）符号。相当于定义一个全局变量的符号表，其他C文件可以通过该符号来操作对应的存储内存。

PROVIDE( _sbss = .)定义了bss段的起始地址_sbss，PROVIDE( _ebss = .)定义的bss段的结束地址_ebss。可在启动文件中调用该符号执行bss段清零操作：

其中，数字标签1:用于本地引用。后缀为f表示向前跳转；后缀为b表示向后跳转。

注意：经过测试，实际上不加PROVIDE关键字，在链接文件中定义的变量（符号）也可以在目标文件中直接使用。

语法：HIDDEN (symbol = expression)，对于ELF目标端口，符号将被隐藏且不被导出（输出文件中不可见），示例：

语法：PROVIDE_HIDDEN (symbol = expression)，是PROVIDE 和HIDDEN的结合体，类似于局部变量（外部程序不能使用）。示例：

[ ]内的内容是可选项

secname：表示输出文件的 section 名

contents：描述输出文件的 section 内容是从哪些输入文件（目标文件.o和库文件.a）的哪些 section 里抽取而来

VMA（virtual memory address）：虚地址，即输出文件运行地址

LMA（load memory address）：加载地址，即数据实际存储的地址

数据段加载时会存至Flash中（使用LMA地址），一般需通过「重定位」将其搬运到RAM（使用VMA地址）。

start_addr ：表示将某个段强制链接到的地址( VMA )，start_addr会改变定位符.的值。

TYPE：每个输出section都有一个类型，如果没有指定TYPE类型，那么连接器根据输出section引用的输入section的类型设置该输出section的类型。它可以为：

AT( LAM_ADDR )：输出 section 的 LMA（加载地址），默认情况下 LMA = VMA，但可以通过关键字 AT() 指定 LMA。

REGION：即前文所述用MEMORY命令定义的存储区域。

示例：

secname后至少要有1个空格。其中，名字前面的.可有可无，一般都会加上。

*(.data) 含义先前已说明， 特别注意的是，main.o（.data）先前已链接，此时就不会再链接，这样做的目的是可以将某些特殊的输入文件链接到地址前面。

>RAM AT>FLASH：.data段的内容存储至Flash中（AT>指定），但运行时会加载至RAM中（通常为初始化全局变量），即**.data段的VMA为RAM，LMA为Flash**。

.stack ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM) - __stack_size :：指定了栈底地址_susrstack，即为RAM的末尾地址 - 分配的栈大小，而_eusrstack 指定的栈顶地址。

由于使用的是满减栈，在启动文件中可以看到将栈顶地址_eusrstack加载到了sp指针中：

end为堆的起始地址（紧跟bss段之后），_heap_end为堆的结束地址，等于栈低地址_susrstack，各段存储示意图如下：

即除去程序用到的data、bss段，剩下RAM空间即为动态数据段，供堆的动态使用。

当然，也可以显示指定堆的大小，如：

此外，链接脚本中定义了_end为堆的起始地址，_heap_end为堆的结束地址，因此我们需要在_sbrk函数中进行指定，malloc函数会调用_sbrk函数获取当前堆的末端地址（入口参数incr为需要申请内存堆的大小），若不指定则会始终返回-1。

注意：_sbrk（0）获取的才是当前堆的末端地址，而其他值表示获取的是调用之前堆的末端地址（此时新的堆末端地址为sbrk(incr) + incr）

当链接器使用--gc-sections进行垃圾回收时，链接器可能将某些它认为没用的 section 过滤掉，此时就有必要强制让链接器保留一些特定的 section，KEEP()可以使得被标记section的内容不被清除（即防止被优化）。示例：

表示字节对齐， 如 . = ALIGN(4)表示从该地址开始后面的存储进行4字节对齐。

忽略 ld 命令行对满足字符串模式的所有名字进行递增排序的要求。e.g.三个源文件 DemoA.c，DemoB.c 和 DemoC.c，分别对其.text段使用SORT_NONE与SORT命令，即：

可以看到，使用SORT_NONE后按照我们导入目标文件的顺序进行链接，而使用SORT后则按照字符递增顺序链接。

语法：ASSERT(exp, message)，确保exp是非零值，如果为零，将以错误码的形式退出链接文件，并输出message。主要用于添加断言，定位问题。

语法：EXCLUDE_FILE(FILENAME1 FILENAME2)剔除指定的输入文件，示例：

即去除crtend.o与crtend?.o 目标文件的.dtors段。

以CH32V103为例：

这里主要说明下data段及其重定位搬运操作，重点关注以下几个符号：

linker时使用__global_pointer$来比较全局变量的地址，如果在范围内，就替换掉lui或puipc指令的绝对寻址或pc相对寻址，变为gp相对寻址，使得代码效率更高。该过程被称为linker relaxation(链接器松弛)，也可以使用-Wl,--no-relax来关闭此功能。

4KB区域可以位于寻址内存中任意位置，但是为了使优化更有效率，最好覆盖最频繁使用的RAM区域。 .sdata段与.sdata2段使用“小数据”寻址，即使用较短的地址访问。因此，如果将经常使用的数据放入其中，代码大小与执行时间将会减少。所以，__global_pointer$定义放在了 .sdata段前。

注意：gp寄存器在启动代码中加载为__global_pointer$的地址，并且之后不能被改变。此外，有时候为了优化代码密度，可以根据实际情况修改gp指针的位置，如工程中定义了大量的初始化为0或未初始化的全局数组作为缓冲区，可以将gp指针的位置定义到bss段。

ch32v103启动文件中gp指针地址加载与data段搬运操作汇编代码如下：

.option norelax表示不支持链接器松弛，但仅在push与pop中间这一行，并不是全局的。因为.option push的作用是将当前设置入栈，随后.option pop 又将入栈的设置弹了出来。松弛链接需要gp寄存器，在代码刚启动时gp寄存器还没有设置，因此在配置la gp, __global_pointer$，需要暂时禁用。

若想全局禁用，可采用如下设置（但会导致代码空间变大，不推荐使用）：

References：

END