.o/.a/.so文件中的具体内容

What exactly is in a .o / .a / .so file?

本文关键字：so 文件      更新时间：2023-10-16

我想知道编译C++程序产生的.o或.so文件中到底存储了什么。这篇文章很好地概述了编译过程和.o文件的功能，据我从这篇文章中了解，.a和.so文件只是多个.o文件合并到一个以静态（.a）或动态（.so）方式链接的文件中。

但我想检查一下我是否正确理解这样一个文件中存储的内容。编译以下代码后

void f();
void f2(int);
const int X = 25;
void g() {
  f();
  f2(X);
}
void h() {
  g();
}

我希望在.o文件中找到以下项目：

  • g()的机器代码，包含调用f()和f2(int)的一些占位符地址
  • h()的机器代码，不带占位符
  • X的机器代码，它将只是数字25
  • 指定在文件中的哪些地址可以找到符号g()、h()和X的某种表格
  • 另一个表，指定哪些占位符用于引用未定义的符号f()和f2(int)，这些符号必须在链接过程中解析

然后像nm这样的程序将列出两个表中的所有符号名称。

我认为编译器可以通过调用f2(25)来优化调用f2(X)，但它仍然需要将符号X保留在.o文件中，因为无法知道它是否会从其他.o文件使用。

这大致正确吗？.a和.so文件是一样的吗？

谢谢你的帮助！

您对对象文件的总体想法非常正确。在"指定文件中地址的表"中，我会用"偏移量"替换"地址"，但这只是措辞。

.a文件只是归档文件（一种早于tar的旧格式，但作用相同）。你可以用tar文件替换.a文件，只要你教链接器解压缩它们，并只链接其中包含的所有.o文件（或多或少，有更多的逻辑可以不链接存档中不需要的对象文件，但这只是一种优化）。

.所以文件不同。与对象文件相比，它们更接近于最终的二进制文件。解析了所有符号的.so文件至少在理论上可以作为程序运行。事实上，对于PIE（独立于位置的可执行文件），共享库和程序之间的区别（至少在理论上）只是头中的几位。它们包含动态链接器如何加载库的指令（与正常程序大致相同的指令）和重新定位表，其中包含告诉动态链接器怎样解析外部符号的指令（同样，程序中也是如此）。动态库（和程序）中所有未解析的符号都是通过间接表访问的，间接表在动态链接时（程序启动或dlopen）填充。

如果我们对此进行了大量简化，那么对象和共享库之间的区别在于，在共享库中已经做了更多的工作来不进行文本重定位（这不是严格必要和强制的，但这是一般的想法）。这意味着，在对象文件中，汇编程序只为链接器随后填充的地址生成占位符，对于共享库，地址中填充了跳转表的地址，这样库的文本就不需要更改，只需要有限的跳转表。

Btw。我说的是ELF。较旧的格式在程序和库之间有更多的差异。

您在问题中描述的内容（函数的机器代码、初始化数据和重新定位表）几乎完全是.o（对象）和.so（共享对象）文件中的内容。

.a（档案）基本上是多个.o（对象）文件聚在一起，以便在链接过程中更容易引用。（"链接库"）

.so（共享对象）文件包括一些额外的元数据，类似于其他.so需要链接的元数据

Windows.dll（动态链接库）文件基本上是具有不同名称的共享对象（.so）。

免责声明：这大大简化了事情，但足以满足开发人员的日常需求。

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