可执行和可链接格式（.elf）与对象（.o）文件之间的区别

Question

我在 Linux 上的 gcc 手册 (

man gcc

) 中查找

-c

选项 (

gcc -c infile

)，其中指出：

-c：编译或汇编源文件，但不链接。链接阶段根本就没有完成。最终输出是每个源文件的目标文件的形式。
默认情况下，源文件的目标文件名是通过将后缀 .c、.i、.s 等替换为 .o 来生成的。

更重要的是，在检查 ELF 文件和目标文件（使用

file

命令）时，输出是相同的：

file ./out/main.o: ELF 32-bit LSB relocatable, Atmel AVR 8-bit, version 1 (SYSV), not stripped
file ./out/main.elf: ELF 32-bit LSB executable, Atmel AVR 8-bit, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped

所以它们都有相同的描述。 我的问题是：

• 这两个文件之间的实际区别是什么，或者如果我有多个源文件？
• 要运行的正确文件是什么？如何生成它？
• 我需要目标文件，还是它们只是中间文件？
• 如果我使用

  -c

  选项和一些标志（

  -Wall -g -std=c99 -Os

  ）编译一些源文件并从中获取目标文件，这些标志是否会在 ELF 文件生成中持续存在（如果我使用它们，我可以在生成 ELF 文件时跳过这些标志吗？在目标文件上）？

Answer 1

我们举一个简单的例子。您有这三个文件：

cnt.h

void inc_counter();
void print_counter();

cnt.c

#include <stdio.h>
#include <cnt.h>

static int counter= 0;

void inc_counter() {
    couner++;
}

void print_counter() {
    printf("Counter: %d\n", counter);
}

main.c

#include <cnt.h>

int main(char** args) {
    inc_counter();
    print_counter();
    return 0;
}

然后编译

cnt.c

和

main.c

以创建

cnt.o

和

main.o

。

• cnt.o

  将包含

  get_counter

  和

  inc_counter

  的可执行代码。对于每一个它都有一个入口点。但该代码不可执行。

  printf

  的调用将不起作用，因为

  printf

  的地址尚不清楚。因此该文件包含稍后需要修复的信息。

• main.o

  将包含

  main

  的可执行代码及其入口点。同样，

  inc_counter

  和

  print_counter

  的引用将不起作用。

在第二步中，文件

cnt.o

、

main.o

和标准 C 库将被链接，并创建一个可执行输出文件（带有

.elf

或没有扩展名）。链接器将在

inc_counter

的调用和函数

inc_counter

之间创建缺失的链接。它会对

print_counter

和

printf

执行相同的操作，从而包含标准库中的

printf

代码。

因此，虽然这两种文件类型主要由可执行代码组成，但

.o

文件仅包含代码片段，而

.elf

文件包含完整的程序。

注意：当您创建或使用动态链接库时，还有其他变化。但为了简单起见，我将它们排除在外。

Answer 2

• 这两个文件之间的实际区别是什么，或者如果我有多个源文件？

.o 文件包含来自一个源（编译单元）的已编译代码，但尚未准备好运行：它可以包含对库或其他目标文件中的外部符号的引用。

• 要运行的正确文件是什么？如何生成它？

这是可执行文件（Windows 中为 .exe）。它由链接阶段（由链接器）生成，该阶段搜索库和其他目标文件以解析 .o 文件中的外部引用。

• 我需要目标文件，还是它们只是中间文件？

是的，您需要它们才能链接它们，但它们是中间文件。

• 如果我使用 -c 选项和一些标志（ -Wall -g -std=c99 -Os ）编译一些源文件并从中获取目标文件，这些标志是否会在 ELF 文件生成中持续存在（我可以在生成时跳过这些标志吗？ ELF 文件（如果我在对象文件上使用它们）？

某些标志“持续存在”，因为它们决定了 .o 文件，但不是全部。

-Wall

仅在编译期间给出警告，

-Os

指定某种类型的优化，这将产生一个对所执行的代码进行一些优化的.o文件。