37. Упрощённая структура объектного модуля и принцип работы связывающего загрузчика, редактора связей (одно- и двухпроходовые). Упрощённая структура исполнимого файла.

Упрощенная структура объектного модуля. Состоит из записей разных форматов, которые содержат поля. Sign – запись. В зависимости от Sign определяются поля внутри самой записи (как записи с вар частью). Записи: 1) T (title) – запись-заголовок, содержащая поля: name (имя объектного модуля), size (объем памяти, который требуется для размещения всего объектного модуля). 2) B (body) – содержит тело объектного модуля. Поля: code (собственно код, содержащийся в этой записи, получен в результате трансляции), size (сколько места занимает этот конкретный код этой записи). Записей B может быть несколько. 3)D (definition) – запись-определение, описывает программные модули, доступные извне. Поля: name (имя, по которому будем разыскивать внешний объект (процедура, функция, глобальная переменная или константа)), addr (адрес объекта внутри этого модуля, в котором он описан). 4) R (reference) - внешняя ссылка – на объект, описанный вне этого программного модуля Поля: name (имя, соответствующее этой внешней ссылке), addr (смещение поля, которое должно содержать ссылку); 5) M – запись-модификатор – описывает поле, подлежащее настройке, настройка проходит внутри одного модуля, без использования внешних объектов. Описывает те ссылки, которые «частично» были разрешены во время трансляции, то есть это ссылки внутри модуля, которые были настроены относительно начала этого модуля. Эти ссылки должны настраиваться дополнительно в зависимости от адреса, по которому будет загружаться модуль, так как транслятор этого не знает. Поля: addr (адрес поля (относительно модуля), которое надо модифицировать). В реальных объектных модулях М может содержать дополнительную информацию (например, ссылки на другие модули из-за которых нужна настройка). 6). E (end) – конец программного модуля. Поля: addr (адрес точки входа в программу, это поле не обязательное, может быть пустым, это точка входа для процедуры main – только для того модуля, где она находится).

Принцип работы связывающего загрузчика.

P S – файлы, содержащие программные модули, подготовленные компилятором.

ESD (External Symbols Dictionary) – словарь внешних символов (внешний символ - любой объект доступный извне).

1) В модулях должна содержаться информация о неразрешенных ссылках. 2) Должны быть описания тех объектов (констант, переменных, процедур, функций), которые в данном модуле доступны извне. 3) Должна быть информация, сколько памяти потребуется выделить для модуля. В ESD хранятся имена, адрес (берется из модуля и настраивается для дальнейшего использования) – нужен для ссылок. Можно организовать в виде дерева. В итоге в оперативной памяти получаем готовую к выполнению программу. Алгоритм для двухпроходового связывающего загрузчика. 1-ый проход: прочитать все модули и составить ESD; 2-ой проход: считываем код из модулей, загружаем в память (при загрузке используется ESD для разрешения ссылок). Программа на псевдо-псевдо коде.

Алгоритм загрузчика в два прохода. 1-ый проход: GetStartAddr (Start); CA<-Start; While (не закончились объектные модули) do begin (*1) Open(s); {открываем программный модуль} While (не конец S) do begin (*2) read(S, CR); {CR – текущая запись} if (CR.sign=T) then CL<-CR.size {сохраняем размер. CL будем использовать для увеличения Start. Start нужен для второго прохода, поэтому введем CA – адрес загрузки текущего модуля} else if (CR.sign=D) then begin (*3) WA<-CR.addr + CA; {настроили адрес загрузки} Insert (ESD, CR.name, WA); end (*3) end (*2) CA<-CA + CL; end (*1); CL<-CR.size; Закончился первый проход. 2-ой проход: CA<-Start; ExecAddr<-Start; CC<-Start; While (не конец списка модулей) do begin (*1) Open(S); {размер объектного модуля может не соответствовать суммарному размеру всех записей, содержащих код} While (не конец S) do begin (*2) read(S,CR); case(CR.sign) do T:CL<-CR.size; C: begin (*3) StMem(CC,CR.code); {сохраняем код в память по адресу СС} CC<-CC+CR.size; end (*3) R: begin (*4) {вызываем функцию, которая будет возвращать адрес, найденный для внешней ссылки. Если ссылка не определена – возвращает nil} if (Find(ESD,CR.name)=nil) then begin (*5) write(“неразрешимая внешняя ссылка”+CR.name); ErrorCode<-1; end(*5) else begin (*6) {нашли ссылку, выполняем настройку} StMem (CR.addr+CA, Find (ESD, CR.name)); end (*6) end (*4) M: StMem (CR.addr+CA {сюда записываем}, GetMem (CR.addr) + CA {отсюда берем}); E: if (not Empty (CR.addr) {не пустое поле записи}) then {определена точка входа} if ExecAddr! =Start then Write(“повторное определение”) else ExecAddr<-CR.addr + CA; end(*2); CA<-CA + CL; end (*1);

Предполагаемый вариант однопроходного загрузчика. CA<-Start; ExecAddr<-Start; CC<-Start; While (не конец списка модулей) do begin (*1) Open(S);{размер объектного модуля может не соответствовать суммарному размеру всех записей, содержащих код} While (не конец S) do begin (*2) read(S,CR); case(CR.sign) do T:CL<-CR.size; C: begin (*3) StMem(CC,CR.code); {сохраняем код в память по адресу СС} CC<-CC+CR.size; end (*3) R: begin (*4) {вызываем функцию, которая будет возвращать адрес, найденный для внешней ссылки. Если ссылка не определена – возвращает nil} if (Find(ESD,CR.name)=nil) then {не нашли в текущем ESD, однако он может быть не полным, добавим вспомогательный список, содержащий возможно неописанные имена, потом дополнительно проверим данный вспомогательный список, по окончании перебора всех модулей} addToTempList (CR.name); else begin (*6) {нашли ссылку, выполняем настройку} StMem (CR.addr+CA, Find (ESD, CR.name)); end (*6) end (*4) M: StMem(CR.addr+CA {сюда записываем}, GetMem(CR.addr) + CA {отсюда берем} ); E: if (not Empty (CR.addr) {не пустое поле записи}) then {определена точка входа} if ExecAddr!=Start then Write(“повторное определение”) else ExecAddr<-CR.addr + CA; D: begin (*7) WA<-CR.addr + CA; {настроили адрес загрузки} Insert(ESD,CR.name,WA); end (*7) end (*case); end(*2); CA<-CA + CL; end (*1); {перебрали все модули, теперь рассмотрим вспомогательный список, содержащий ранее не найденные имена} while (не конец вспомогательного списка) if (Find(ESD, getNodeFromTempList() {возвращает голову списка. Это будет имя})=nil) then begin (*5) write(“неразрешимая внешняя ссылка” + getNodeFromTempList()); ErrorCode<-1; end(*5);