在最開(kāi)始人們編寫(xiě)程序時(shí)，都將所有的代碼都寫(xiě)在同一個(gè)源文件中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的積累，程序可能包含了N多行的代碼，程序員維護(hù)起來(lái)非常困難。迫切地希望將程序源代碼分散到多個(gè)文件中，一個(gè)文件一個(gè)模塊，能夠更好地閱讀和維護(hù)程序，這個(gè)時(shí)候，鏈接器就閃亮登場(chǎng)了。

我們知道，數(shù)據(jù)是保存在存儲(chǔ)器中的，對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，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(shí)更加方便地使用數(shù)據(jù)，當(dāng)源文件被編譯成可執(zhí)行文件后，這些標(biāo)識(shí)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(jì)算機(jī)硬件來(lái)完成，單片機(jī)是大規(guī)模集成電路，它只認(rèn)識(shí)高低兩個(gè)電平（電壓），假設(shè)高電平為 3.3V，用1表示，低電平為 0V，用0表示。也就是說(shuō)，在單片機(jī)底層，只有 0 和 1 兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字，這就是機(jī)器語(yǔ)言。

使用機(jī)器語(yǔ)言編程，十分繁瑣又耗時(shí)，并且很容易出錯(cuò)。如果程序包含了多個(gè)源文件，就很可能會(huì)有跨文件的跳轉(zhuǎn)、在程序擁有多個(gè)模塊時(shí)會(huì)導(dǎo)致更加嚴(yán)重的問(wèn)題。于是大神們發(fā)明了匯編語(yǔ)言，這相比機(jī)器語(yǔ)言來(lái)說(shuō)是個(gè)很大的進(jìn)步。匯編語(yǔ)言使用接近人類的各種標(biāo)號(hào)來(lái)幫助記憶，比如用jmp表示跳轉(zhuǎn)指令，用func表示一個(gè)子程序（C語(yǔ)言中的函數(shù)就是一個(gè)子程序）的起始地址，標(biāo)號(hào)的方法使得人們從具體的機(jī)器指令和二進(jìn)制地址中解放出來(lái)。標(biāo)號(hào)這個(gè)概念隨著匯編語(yǔ)言的普及被廣泛接受，它用來(lái)表示一個(gè)地址，這個(gè)地址可能是一段子程序的起始地址，也可以是一個(gè)變量的地址。

隨著軟件規(guī)模的日漸龐大，代碼量開(kāi)始瘋長(zhǎng)，匯編語(yǔ)言的缺點(diǎn)逐漸暴露出來(lái)。匯編雖然提供了多種標(biāo)號(hào)，但它依然非常接近計(jì)算機(jī)硬件，程序員要考慮很多細(xì)節(jié)問(wèn)題和邊界問(wèn)題，而且不利于模塊化開(kāi)發(fā)，所以后來(lái)人們發(fā)明了C語(yǔ)言。C語(yǔ)言是比匯編更加高級(jí)的編程語(yǔ)言，極大地提高了開(kāi)發(fā)效率，以加法為例，C語(yǔ)言只需要一條語(yǔ)句，匯編卻需要四五條。

單片機(jī)編程中，程序員通過(guò)會(huì)把很多功能分散到成許多個(gè)模塊中。這些模塊之間相互依賴又相互獨(dú)立，原則上每個(gè)模塊都可以單獨(dú)開(kāi)發(fā)、編譯、測(cè)試，改變一個(gè)模塊中的代碼不需要編譯整個(gè)程序。在程序被分隔成多個(gè)模塊后，需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題是如何將這些模塊組合成一個(gè)單一的可執(zhí)行程序。在C語(yǔ)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(wèn)。函數(shù)調(diào)用需要知道函數(shù)的首地址，變量訪問(wèn)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(hào)引用。這種通過(guò)符號(hào)將多個(gè)模塊拼接為一個(gè)獨(dú)立的可執(zhí)行程序的過(guò)程就叫做鏈接（Linking）。

在一個(gè)STM32項(xiàng)目中，代碼被分為多個(gè)文件時(shí)，鏈接器可以鏈接ARM代碼、Thumb代碼、Thumb-2 代碼，并自動(dòng)生成交互操作中間代碼，以便在需要時(shí)切換處理器狀態(tài)。鏈接器還可以在需要時(shí)自動(dòng)生成內(nèi)聯(lián)中間代碼或長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)中間代碼，以擴(kuò)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(hào)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(duì)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(lái)刪除這些函數(shù)。

使用鏈接器構(gòu)建可執(zhí)行映像時(shí)，鏈接器將解析輸入對(duì)象文件之間的符號(hào)引用，從庫(kù)中提取對(duì)象模塊來(lái)滿足還未滿足的符號(hào)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(fù)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(duì)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。

責(zé)任編輯：haq