JUNGLE 240424 (W05)

24 Apr 2024 in Study #Jungle

KRAFTON JUNGLE Week 05

Linking: 코드와 데이터의 여러 조각을 합침으로써 메모리에 복사해 바로 실행할 수 있는 하나의 파일로 만드는 과정

linux> gcc -Og -o prog main.c sum.c

심볼 해석 (Symbol Resolution)
- 목적 파일들은 심볼들을 정의하고 참조하며 여기서 각 심볼은 함수, 전역 변수 또는 정적 변수에 대응
- 심볼 해석의 목적은 각각의 심볼 참조를 정확하게 하나의 심볼 정의에 연결하는 것
재배치 (Relocation)
- 컴파일러와 어셈블러는 주소 0번지에서 시작하는 코드와 데이터 섹션들을 생성
- 링커는 이 섹션들을 각 심볼 정의와 연결시켜서 재배치하며, 이 심볼들로 가는 모든 참조들을 수정해서 이들이 이 메모리 위치를 가리키도록 함

재배치 가능 목적 파일 (Relocatable Object File)
실행 가능 목적 파일을 만들기 위해 다른 재배치 가능 목적 파일과 결합될 수 있는 바이너리 코드와 데이터를 포함하는 목적 파일
실행 가능 목적 파일 (Executable Object File)
메모리에 직접 복사될 수 있고, 실행될 수 있는 형태로 바이너리 코드와 데이터를 포함하는 목적 파일
공유 목적 파일 (Shared Object File)
로드타임 혹은 런타임 시에 동적으로 링크되고 메모리에 로드될 수 있는 특수한 유형의 재배치 가능 목적 파일

전형적인 ELF 재배치 가능 목적파일은 다음과 같은 섹션들을 가짐

.text : 컴파일된 프로그램의 머신 코드
.rodata : printf 문장의 포맷 스트링, switch 문의 점프 테이블과 같은 읽기-허용 데이터
.data : 초기화된 C 전역변수, 정적변수
.bss : 초기화되지 않은 C 전역변수, 정적변수, 0으로 초기화된 변수 (이는 실제 공간을 차지하지는 않음)
.symtab : 프로그램에서 정의되고 참조되는 전역변수들과 함수에 대한 정보들
.rel.text : 링커가 이 목적파일을 다른 파일들과 연결할 때 수정되어야 하는 .text 섹션 내 위치들
.rel.data : 이 모듈에 의해 정의되거나 참조되는 전역변수들에 대한 재배치 정보
.debug : 프로그램 내에서 정의된 지역변수들과 typedef 등을 갖는 디버깅 심볼 테이블 (-g 옵션으로 호출된 경우에만 생김)
.line : 최초 C 소스 프로그램과 .text 섹션 내 머신 코드 인스트럭션 내 라인 번호 간의 매핑 (-g 옵션으로 호출된 경우에만 생김)
.strtab : .strtab과 .debug 섹션들 내에 있는 심볼 테이블과 섹션 헤더들에 있는 섹션 이름들을 위한 스트링 테이블

실행 가능 목적 파일 prog를 실행하기 위해 ./prog를 입력한다고 가정하자.
쉘은 로더(loader)라고 알려진 메모리 상주 운영체제 코드를 호출해서 이 프로그램을 실행
로더는 실행 가능 목적 파일에서 코드와 데이터를 메모리로 복사해와서 entry point부터 차례대로 프로그램을 실행하는 역할을 함
이와 같이 프로그램을 메모리로 복사하고 실행하는 과정을 로딩이라고 부른다.

코드 세그먼트 (Read-only code segment)
- 프로그램의 실행 코드는 메모리의 하위 영역에 저장
- 주로 프로그램의 실행을 위해 필요한 명령어를 저장하는 영역
- 실행 중에는 주로 읽기 전용으로 사용
데이터 세그먼트 (Read/write segment)
- 전역 변수와 정적 변수들이 데이터 세그먼트에 저장
- 이 세그먼트는 초기화된 데이터와 초기화되지 않은 데이터로 나뉨
- 데이터 세그먼트는 일반적으로 코드 세그먼트 바로 위에 위치
BSS 세그먼트 (Read/write segment)
- 초기화되지 않은 전역 변수와 정적 변수들이 저장되는 영역
- 데이터 세그먼트와 함께 프로그램의 전역 변수와 정적 변수 관리
힙 (Run-time heap)
- 동적 메모리 할당을 위한 메모리 영역
- 프로그램이 실행되는 동안 malloc()이나 new와 같은 함수로 동적으로 메모리 할당 & free()나 delete를 통해 해제
- 힙 영역은 BSS 세그먼트 위에 위치하며, 위로 확장
스택 (User stack)
- 함수 호출 및 반환, 지역 변수 저장, 함수 호출 스택 프레임 관리 등을 담당하는 메모리 영역
- 스택은 힙 영역 위에 위치하며, 아래로 확장

int brk(void *end_data_segment);

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