位置无关码、位置有关码、链接地址、加载地址

电子工程师 2019-04-02 558

嵌入式技术

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描述

在移植 uboot 时，接触到一个概念叫做位置无关码，那么与它对应的就是位置有关码。提到这两个概念就还得提一提链接地址、加载地址

链接地址，链接脚本里指定的，理论上程序运行时所处的地址。在编译时，编译器会根据链接地址来翻译位置有关码。

加载地址，程序运行时，实际所处的地址。

位置无关码，位置有关码，是相对于一条指令的正常目的来说的。比如 ldr r0 ,=标号，它的正常目的是取得标号处的地址，对于这个目的，它是位置有关码，运行的地址不对就获取不到正确的标号地址，其实它无论在哪都是获取的程序加载地址等于链接地址时，标号的地址，如果你就是想要这个值，那么用这条指令是非常正确的，就不用理会什么位置无关码，位置有关码的概念了，这一点非常重要。

因此，当加载地址不等于链接地址时，并不是不可以用位置无关码，而是要看你用位置无关码是否达到了你想要的目的。

位置无关码，依赖于程序当前运行的PC值，进行相对的跳转，导致的结果就是，无论代码在哪，总能达到指令的正常目的，因此是位置无关的。

位置有关码，不依赖当前PC值，是绝对跳转，只有程序运行在链接地址处时，才能达到指令的正常目的，因此是位置有关系的。

下面，我们来看常用的汇编指令以及C语言中哪些操作是位置有关码，哪些是位置无关码。

SECTIONS { . = 0x33f80000; .text : { *(.text) } . = ALIGN(4); .rodata : {*(.rodata*)} . = ALIGN(4); .data : { *(.data) } . = ALIGN(4); __bss_start = .; .bss : { *(.bss) *(COMMON) } __bss_end = .; }

SECTIONS {

. = 0x33f80000;

.text : { *(.text) }

. = ALIGN(4);

.rodata : {*(.rodata*)}

. = ALIGN(4);

.data : { *(.data) }

. = ALIGN(4);

__bss_start = .;

.bss : { *(.bss) *(COMMON) }

__bss_end = .;

}

.text .global _start _start: bl close_watch_dog /* 相对跳转，位置无关 */ bl _start adr r0, close_watch_dog /* 获取标号地址，位置无关 */ ldr r0, SMRDATA /* 获取标号处的值，位置无关 */ ldr r0, =0x12345678 ldr r0, =SMRDATA /* 获取标号地址，位置有关 */ ldr r0, =main /* 获取函数名的地址，位置有关 */ ldr r0 ,=__bss_start /* 获取链接脚本里标号的地址，位置有关 */ close_watch_dog: mov r1, #0 str r1, [r0] mov pc, lr SMRDATA: .word 0x22111120

.text

.global _start

_start:

bl close_watch_dog /* 相对跳转，位置无关 */

bl _start

adr r0, close_watch_dog /* 获取标号地址，位置无关 */

ldr r0, SMRDATA /* 获取标号处的值，位置无关 */

ldr r0, =0x12345678

ldr r0, =SMRDATA /* 获取标号地址，位置有关 */

ldr r0, =main /* 获取函数名的地址，位置有关 */

ldr r0 ,=__bss_start /* 获取链接脚本里标号的地址，位置有关 */

close_watch_dog:

mov r1, #0

str r1, [r0]

mov pc, lr

SMRDATA:

.word 0x22111120

int a; void abc(){ a = 2; } int main(){ int b; a =1 ; b =1 ; abc(); return 0; }

int a;

void abc(){

a = 2;

}

int main(){

int b;

a =1 ;

b =1 ;

abc();

return 0;

}

如果加载地址为 0 ，那么代码将按照下面的顺序排放

00000000 <_start>: 00000000: eb000006 bl 33f80020 00000004: ebfffffd bl 33f80000 <_start> 00000008: e28f0010 add r0, pc, #16 0000000c: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 00000010: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 00000014: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 00000018: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 0000001c: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 00000020 : 00000020: e3a01000 mov r1, #0 00000024: e5801000 str r1, [r0] 00000028: e1a0f00e mov pc, lr 0000002c : 0000002c: 22111120 andscs r1, r1, #8 00000030: 12345678 eorsne r5, r4, #125829120 ; 0x7800000 00000034: 33f8002c mvnscc r0, #44 ; 0x2c 00000038: 33f80064 mvnscc r0, #100 ; 0x64 0000003c: 33f800a0 mvnscc r0, #160 ; 0xa0 00000040 : 00000040: e52db004 push {fp} ; (str fp, [sp, #-4]!) 00000044: e28db000 add fp, sp, #0 00000048: e59f3010 ldr r3, [pc, #16] ; 33f80060 0000004c: e3a02002 mov r2, #2 00000050: e5832000 str r2, [r3] 00000054: e28bd000 add sp, fp, #0 00000058: e8bd0800 pop {fp} 0000005c: e12fff1e bx lr 00000060: 33f800a0 mvnscc r0, #160 ; 0xa0 00000064

: 00000064: e92d4800 push {fp, lr} 00000068: e28db004 add fp, sp, #4 0000006c: e24dd008 sub sp, sp, #8 00000070: e59f3024 ldr r3, [pc, #36] ; 33f8009c 00000074: e3a02001 mov r2, #1 00000078: e5832000 str r2, [r3] 0000007c: e3a03001 mov r3, #1 00000080: e50b3008 str r3, [fp, #-8] 00000084: ebffffed bl 33f80040 00000088: e3a03000 mov r3, #0 0000008c: e1a00003 mov r0, r3 00000090: e24bd004 sub sp, fp, #4 00000094: e8bd4800 pop {fp, lr} 00000098: e12fff1e bx lr 0000009c: 33f800a0 mvnscc r0, #160 ; 0xa0

00000000 <_start>:

00000000: eb000006 bl 33f80020 <close_watch_dog>

00000004: ebfffffd bl 33f80000 <_start>

00000008: e28f0010 add r0, pc, #16

0000000c: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ;

00000010: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ;

00000014: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ;

00000018: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ;

0000001c: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ;

00000020 <close_watch_dog>:

00000020: e3a01000 mov r1, #0

00000024: e5801000 str r1, [r0]

00000028: e1a0f00e mov pc, lr

0000002c <SMRDATA>:

0000002c: 22111120 andscs r1, r1, #8

00000030: 12345678 eorsne r5, r4, #125829120 ; 0x7800000

00000034: 33f8002c mvnscc r0, #44 ; 0x2c

00000038: 33f80064 mvnscc r0, #100 ; 0x64

0000003c: 33f800a0 mvnscc r0, #160 ; 0xa0

00000040 <abc>:

00000040: e52db004 push {fp} ; (str fp, [sp, #-4]!)

00000044: e28db000 add fp, sp, #0

00000048: e59f3010 ldr r3, [pc, #16] ; 33f80060

0000004c: e3a02002 mov r2, #2

00000050: e5832000 str r2, [r3]

00000054: e28bd000 add sp, fp, #0

00000058: e8bd0800 pop {fp}

0000005c: e12fff1e bx lr

00000060: 33f800a0 mvnscc r0, #160 ; 0xa0

00000064 <main>:

00000064: e92d4800 push {fp, lr}

00000068: e28db004 add fp, sp, #4

0000006c: e24dd008 sub sp, sp, #8

00000070: e59f3024 ldr r3, [pc, #36] ; 33f8009c

00000074: e3a02001 mov r2, #1

00000078: e5832000 str r2, [r3]

0000007c: e3a03001 mov r3, #1

00000080: e50b3008 str r3, [fp, #-8]

00000084: ebffffed bl 33f80040 <abc>

00000088: e3a03000 mov r3, #0

0000008c: e1a00003 mov r0, r3

00000090: e24bd004 sub sp, fp, #4

00000094: e8bd4800 pop {fp, lr}

00000098: e12fff1e bx lr

0000009c: 33f800a0 mvnscc r0, #160 ; 0xa0

如果加载地址为0x33f80000 则按照下边的顺序排放

33f80000 <_start>: 33f80000: eb000006 bl 33f80020 33f80004: ebfffffd bl 33f80000 <_start> 33f80008: e28f0010 add r0, pc, #16 33f8000c: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 33f8002c 33f80010: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 33f80030 33f80014: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 33f80034 33f80018: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 33f80038 33f8001c: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 33f8003c 33f80020 : 33f80020: e3a01000 mov r1, #0 33f80024: e5801000 str r1, [r0] 33f80028: e1a0f00e mov pc, lr 33f8002c : 33f8002c: 22111120 andscs r1, r1, #8 33f80030: 12345678 eorsne r5, r4, #125829120 ; 0x7800000 33f80034: 33f8002c mvnscc r0, #44 ; 0x2c 33f80038: 33f80064 mvnscc r0, #100 ; 0x64 33f8003c: 33f800a0 mvnscc r0, #160 ; 0xa0 33f80040 : 33f80040: e52db004 push {fp} ; (str fp, [sp, #-4]!) 33f80044: e28db000 add fp, sp, #0 33f80048: e59f3010 ldr r3, [pc, #16] ; 33f80060 33f8004c: e3a02002 mov r2, #2 33f80050: e5832000 str r2, [r3] 33f80054: e28bd000 add sp, fp, #0 33f80058: e8bd0800 pop {fp} 33f8005c: e12fff1e bx lr 33f80060: 33f800a0 mvnscc r0, #160 ; 0xa0 33f80064

: 33f80064: e92d4800 push {fp, lr} 33f80068: e28db004 add fp, sp, #4 33f8006c: e24dd008 sub sp, sp, #8 33f80070: e59f3024 ldr r3, [pc, #36] ; 33f8009c 33f80074: e3a02001 mov r2, #1 33f80078: e5832000 str r2, [r3] 33f8007c: e3a03001 mov r3, #1 33f80080: e50b3008 str r3, [fp, #-8] 33f80084: ebffffed bl 33f80040 33f80088: e3a03000 mov r3, #0 33f8008c: e1a00003 mov r0, r3 33f80090: e24bd004 sub sp, fp, #4 33f80094: e8bd4800 pop {fp, lr} 33f80098: e12fff1e bx lr 33f8009c: 33f800a0 mvnscc r0, #160 ; 0xa0 Disassembly of section .bss: 33f800a0 : 33f800a0: 00000000 andeq r0, r0, r0