编译、链接、装载

问题

程序为什么无法同时在windows和Linux上运行？

编译、链接、装载

首选回顾一下程序的执行：程序通过编译器编译成汇编代码，然后汇编代码通过汇编器汇编成CPU可以读懂的机器码，理论上CPU就可以执行这些机器码了。

但在上面得到的代码并不是可执行文件（Executable Program），而是目标文件（Object File）。还需要通过连接器（Linker）把多个目标文件和调用的各种函数链接起来，才能得到一个可执行文件。

程序代码 => 汇编代码 => 机器码，实际上可以分为下面的两部分：

编译（Compile）、汇编（Assemble）以及链接（Link）三个阶段，完成这三个阶段后可以得到一个可执行文件

通过装载器（Loader）把可执行文件装载（Load）内存中。CPU就可以从内存中读取指令和数据，开始真正执行程序。

ELF格式和链接

在Linux中，可执行文件和目标文件都是使用ELF（Execuatable and Linkable File Format）「可执行与可链接文件格式」的文件格式，这种格式存放着汇编指令和其他相关数据。

ELF文件格式的结构

文件头（File Header）：文件的基本属性，是否是可执行文件，对应的CPU，操作系统。

代码段（Code Section）：保存程序的代码和指令。

数据段（Data Section）：保存程序的初始化数据。

重定位表（Relocation Table）：保存当前文件中那些地址跳转是不确定的。

符号表（Symbol Table）：保存当前文件中定义的函数、变量以及他们对于地址信息。

链接的过程

目标文件 => 连接器：连接器扫描所有目标文件，把其中符号表信息提取出来，构建一个全局符号表。然后根据重定位表中不确定跳转地址的代码，根据全局符号表保存的地址信息进行修正，最后就是把所有目标文件的对应段进行合并，得到可执行代码。这个时候装载器就只需要解析ELF文件，加载到内存执行就可以，不用处理地址跳转的问题。

回到问题

一开始提到程序问什么不能同时在windows和Linux上运行，那是因为两个系统的可执行文件格式不一样。

Linux下是ELF（Execuatable and Linkable File Format），windows下是PE（Portable Executable Format）。

Linux下的装载器并不能解析PE格式，所以就会出现上面的问题。