在最開始人們編寫程序時，都將所有的代碼都寫在同一個源文件中，經(jīng)過長期的積累，程序可能包含了N多行的代碼，程序員維護起來非常困難。迫切地希望將程序源代碼分散到多個文件中，一個文件一個模塊，能夠更好地閱讀和維護程序，這個時候，鏈接器就閃亮登場了。

我們知道，數(shù)據(jù)是保存在存儲器中的，對于單片機來說，必須知道這些數(shù)據(jù)的地址才能使用。變量名、函數(shù)名等僅僅是地址的一種代名詞兒，旨在編程時更加方便地使用數(shù)據(jù)，當源文件被編譯成可執(zhí)行文件后，這些標識符都不存在了，它們都被替換成了數(shù)據(jù)的地址。

任何程序的執(zhí)行，最終都要依靠計算機硬件來完成，單片機是大規(guī)模集成電路，它只認識高低兩個電平（電壓），假設高電平為 3.3V，用1表示，低電平為 0V，用0表示。也就是說，在單片機底層，只有 0 和 1 兩個二進制數(shù)字，這就是機器語言。

使用機器語言編程，十分繁瑣又耗時，并且很容易出錯。如果程序包含了多個源文件，就很可能會有跨文件的跳轉(zhuǎn)、在程序擁有多個模塊時會導致更加嚴重的問題。于是大神們發(fā)明了匯編語言，這相比機器語言來說是個很大的進步。匯編語言使用接近人類的各種標號來幫助記憶，比如用jmp表示跳轉(zhuǎn)指令，用func表示一個子程序（C語言中的函數(shù)就是一個子程序）的起始地址，標號的方法使得人們從具體的機器指令和二進制地址中解放出來。標號這個概念隨著匯編語言的普及被廣泛接受，它用來表示一個地址，這個地址可能是一段子程序的起始地址，也可以是一個變量的地址。

隨著軟件規(guī)模的日漸龐大，代碼量開始瘋長，匯編語言的缺點逐漸暴露出來。匯編雖然提供了多種標號，但它依然非常接近計算機硬件，程序員要考慮很多細節(jié)問題和邊界問題，而且不利于模塊化開發(fā)，所以后來人們發(fā)明了C語言。C語言是比匯編更加高級的編程語言，極大地提高了開發(fā)效率，以加法為例，C語言只需要一條語句，匯編卻需要四五條。

單片機編程中，程序員通過會把很多功能分散到成許多個模塊中。這些模塊之間相互依賴又相互獨立，原則上每個模塊都可以單獨開發(fā)、編譯、測試，改變一個模塊中的代碼不需要編譯整個程序。在程序被分隔成多個模塊后，需要解決的一個重要問題是如何將這些模塊組合成一個單一的可執(zhí)行程序。在C語言中，模塊之間的依賴關(guān)系主要有兩種：一種是模塊間的函數(shù)調(diào)用，另外一種是模塊間的變量訪問。函數(shù)調(diào)用需要知道函數(shù)的首地址，變量訪問需要知道變量的地址，所以這兩種方式可以歸結(jié)為一種，那就是模塊間的符號引用。這種通過符號將多個模塊拼接為一個獨立的可執(zhí)行程序的過程就叫做鏈接（Linking）。

在一個STM32項目中，代碼被分為多個文件時，鏈接器可以鏈接ARM代碼、Thumb代碼、Thumb-2 代碼，并自動生成交互操作中間代碼，以便在需要時切換處理器狀態(tài)。鏈接器還可以在需要時自動生成內(nèi)聯(lián)中間代碼或長跳轉(zhuǎn)中間代碼，以擴展跳轉(zhuǎn)指令的范圍。

鏈接器還可以生成關(guān)于鏈接文件的調(diào)試和引用信息、生成靜態(tài)調(diào)用圖并列出堆棧的使用情況、控制輸出映像中符號表的內(nèi)容、顯示輸出中代碼和數(shù)據(jù)的大小。鏈接器針對下一次文件編譯提供反饋信息，提示編譯器有關(guān)未使用函數(shù)的情況。可以根據(jù)提示在后續(xù)編譯中將未使用的函數(shù)放置在各自的節(jié)中，以便鏈接器將來刪除這些函數(shù)。

使用鏈接器構(gòu)建可執(zhí)行映像時，鏈接器將解析輸入對象文件之間的符號引用，從庫中提取對象模塊來滿足還未滿足的符號引用的需要，根據(jù)屬性和名稱排序輸入節(jié)，并將屬性和名稱相似的節(jié)合并為相鄰塊，刪除未使用節(jié)，刪除重復的公共組和公共代碼、數(shù)據(jù)及調(diào)試節(jié)，根據(jù)提供的分組和布局信息將對象片段組織為內(nèi)存區(qū)，給可重定位值分配地址，最終生成可執(zhí)行映像。

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