位置无关代码的思考

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1、位置无关代码（PIC）的思考分类：C/C++linux2011-11-1311:49888人阅读评论(0)收藏举报应用程序必须经过编译、汇编和链接后才变成可执行文件，在链接时，要对所有目标文件进行重定位(relocation)，建立符号引用规则，同时为变量、函数等分配运行地址。当程序执行时，系统必须把代码加载到链接时所指定的地址空间，以保证程序在执行过程中对变量、函数等符号的正确引用，使程序正常运行。在具有操作系统的系统中，重定位过程由操作系统自动完成。　　在设计Bootloader程序时，必须在裸机环境中

2、进行，这时Bootloader映像文件的运行地址必须由程序员设定。通常情况下，将Bootloader程序下载到ROM的0x0地址进行启动，而在大多数应用系统中，为了快速启动，首先将Bootloader程序拷贝到SDRAM中再运行。一般情况下，这两者的地址并不相同。首先来看下面的链接脚本文件：[cpp]viewplaincopyprint?1.ENTRY(_start)2.;指定输出可执行文件的起始代码段为_start.3.SECTIONS4.{5..=BOOTADDR;bootloader的开始地址/6..

3、=ALIGN(4);代码以4字节对齐7..text:;指定代码段8.{9.cpu/arch/start.o(.text);bootloader中的text段10.*(.text);其它text段11.}12..=ALIGN(4)13..rodata:{*(.rodata)};指定只读数据段14..=ALIGN(4);15..data:{*(.data)};指定读/写数据段16..=ALIGN(4);17.__bss_start=.;把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置18..bss:

4、{*(.bss)};指定bss段19._end=.;把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置20.}ENTRY(_start);指定输出可执行文件的起始代码段为_start.SECTIONS{.=BOOTADDR;bootloader的开始地址/.=ALIGN(4);代码以4字节对齐.text:;指定代码段{cpu/arch/start.o(.text);bootloader中的text段*(.text);其它text段}.=ALIGN(4).rodata:{*(.rodata)};指定只读数据段.=

5、ALIGN(4);.data:{*(.data)};指定读/写数据段.=ALIGN(4);__bss_start=.;把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置.bss:{*(.bss)};指定bss段_end=.;把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置}需要指出的是，链接脚本中所描述的输出段地址为虚拟地址VMA（VirtualMemoryAddress）。这里的“虚拟地址”仅指映像文件执行时，各输出段所重定位到相应的存储地址空间，与映像文件烧写到的实际的地址无关（即映像的加载地址

6、）。因此，上面的链接脚本实际上指定了Bootloader映像在执行时，将被重定位到BOOTADDR开始的存储地址空间，以保证在相关位置对符号进行正确引用，使程序正常运行。假设这里指定BOOTADDR=0x0。以ARM为例，ARM处理器复位后总是从0x0地址取第1条指令，因此只需把BOOTADDR设置为0，再把编译后生成的可执行二进制文件下载到ROM的0x0地址开始的存储空间，程序便可正常引导；但是，一旦在链接时指定映像文件从0x0地址开始，那么Bootloader就只能在0x0地址开始的ROM空间内运行，而

7、无法拷贝到SDRAM空间运行实现快速引导。当然，搬运代码最后的跳转语句可以写成绝对地址，如jmp0x10000，这样可以正确的跳到RAM中的0x10000地址处，但当执行继续执行碰到其他符号地址计算，或全局数据访问的时候，由于此时不是位置无关代码，此时地址的计算需要查询map表，但是map表中的地址仍然在ROM空间中，所以还会跳回ROM空间，另外，还会有其他问题，如动态内存申请等。有了位置无关代码，只需修改链接脚本文件的BOOTADDR=0x10000即可，即将整个镜像文件都映射到RAM空间，但是bootl

8、oader最开始的搬运代码必须是位置无关的代码，这样虽然搬运代码被映射到RAM地址空间，但它在0x0开始的ROM中也能正确执行，搬运代码最后的跳转语句就可以跳转到某个标号了，因为此时标号的地址已经被映射到了ram空间，之后的代码执行将没有任何问题。当然，可以将搬运代码和搬运完成跳转到的代码分段映射，即搬运代码映射到ROM地址空间，其他代码映射到RAM空间。但是这样会存在一个问题：生成的bin文件变得非常大。生成的