结构
连接器工作机制
对应C代码被编译为二进制执行文件的过程:
- C语言转换为汇编代码 file.c -> file.asm
- 汇编编译 产生 .o 文件 file.o 带有未解析地址的中间文件
- 连接器将.o 文件排列填入到对应的存储地址中, 并记录其函数和变量对应的地址, 使得其他函数能够跳转到该函数的入口地址.
汇编程序结构
一个典型的ARM汇编程序通常包含以下部分:
- 段定义:
.text
(代码段)、.data
(数据段)和.bss
(未初始化数据段)。 - 符号声明:如全局符号(
.global
)和局部符号(标签)。 - 指令和数据定义:如汇编指令、伪指令和数据定义。
ld文件介绍
作用
.ld文件是作用在链接过程
功能结构
-
指定了存储区域的起始位置和大小,即内存布局
-
定义了程序入口
-
指定各存储区代码和数据的在固件上的存放位置
常用关键词
- ENTRY命令:运行一个程序时第一个被执行到的指令的"入口点"。
- MEMORY命令:内存块配置命令,一个连接脚本最多一个’MEMORY’命令。
- SECTIONS命令:’段’命令,段中又包含多个’节’, SECTIONS命令告诉连接器如何把输入节映射到输出节, 如何把输入节放入到内存中。
- KEEP()命令:防止垃圾收集机制把这个节排除在外,同时保证向量表在段中的位置处于最顶端。
- ALTGN命令:以多少位对齐,例如ALTGN(4)表示以4位对齐。
- .命令:一个点“.”可以用来获取当前内存地址。
- *:‘’是一个通配符,可以与所有文件名匹配。例如表达式(.text)表示所有输入文件的.text输入段。
段介绍
- bss段:Block Started by Symbol,存放程序中未初始化的全局变量和静态局部变量,通常这些变量会被操作系统或链接器初始化为0
- bss 段,不为数据分配空间,只是记录数据所需空间的大小;
- data段:data segment,存放程序中已初始化的全局变量和静态局部变量、非const的全局变量的一块内存区域
- const全局变量一般放到了rodata段,初始化为零的全局变量可能被编译器优化到 bss段
- text段:code segment/text segment,存放程序执行代码的一块内存区域,程序执行时CPU会读取并执行的机器指令
注:
1.text和data段都在可执行文件中(在嵌入式系统里一般是固化在镜像文件中),由系统从可执行文件中加载;而bss段不在可执行文件中,由系统初始化。
2.text段一般也包含rodata段,text段可以存放到flash中;data段也放到flash中,运行时由flash中加载到SRAM;bss段在运行时系统创建,存放到RAM中
程序运行概念介绍
- 堆:用于存放进程运行中被动态分配的内存段,它的大小并不固定,可动态扩张或缩减
- 当进程调用malloc等函数分配内存时,新分配的内存就被动态添加到堆上(堆被扩张);
- 当利用free等函数释放内存时,被释放的内存从堆中被剔除(堆被缩减)
- 栈:用于存放程序中的非静态局部变量和函数调用时的临时变量(可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区)
指令
ARM汇编指令格式
<opcode> <destination>, <operand1>, <operand2>
<opcode>
:操作码,表示要执行的操作,例如:ADD
、MOV
等。<destination>
:目标寄存器,用于存储操作的结果。<operand1>
和<operand2>
:操作数,可以是寄存器或立即数(用#
表示)。
指令集
指令 | 含义 | 指令 | 含义 |
MOV | 移动数据 | EOR | 异或 |
MVN | 取反码移动数据 | LDR | 加载数据 |
ADD | 数据相加 | STR | 存储数据 |
SUB | 数据相减 | LDM | 多次加载 |
MUL | 数据相乘 | STM | 多次存储 |
LSL | 逻辑左移 | PUSH | 压栈 |
LSR | 逻辑右移 | POP | 出栈 |
ASR | 算术右移 | B | 分支跳转 |
ROR | 循环右移 | BL | 链接分支跳转 |
CMP | 比较操作 | BX | 分支跳转切换 |
AND | 比特位与 | BLX | 链接分支跳转切换 |
ORR | 比特位或 | SWI/SVC | 系统调用 |
栈指令
栈类型 | 压栈 | 弹栈 |
满栈降序(FD,Full descending) | STMFD(等价于STMDB,操作之前递减) | LDMFD(等价于LDM,操作之后递增) |
满栈增序(FA,Full ascending) | STMFA(等价于STMIB,操作之前递增) | LDMFA(等价于LDMDA,操作之后递减) |
空栈降序(ED,Empty descending) | STMED(等价于STMDA,操作之后递减) | LDMED(等价于LDMIB,操作之后递增) |
空栈增序(EA,Empty ascending) | STMEA(等价于STM,操作之后递增) | LDMEA(等价于LDMDB,操作之前递减) |