uboot之ARM位置無關(guān)代碼設(shè)計(jì)

所謂位置無關(guān)代碼是指：可執(zhí)行鏡像test.bin

我將它拷貝至內(nèi)存0x30000000，然后pc = 0x30000000、它可以順利執(zhí)行；

我將它拷貝至內(nèi)存0x38000000，然后pc = 0x38000000、它仍可以順利執(zhí)行。

1.程序的編譯及運(yùn)行流程

源碼經(jīng)過編譯、匯編（生成相對(duì)地址符號(hào)表）和連接（提供絕對(duì)首地址、進(jìn)而確定絕對(duì)地址符號(hào)表）后編程可執(zhí)行鏡像；

特別指出地是：在連接時(shí)，對(duì)各個(gè)目標(biāo)文件進(jìn)行重定位、建立符號(hào)引用規(guī)則；進(jìn)而為變量和函數(shù)分配了絕對(duì)的運(yùn)行地址；

程序執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)必須把可執(zhí)行鏡像加載到連接階段指定的地址空間，這樣程序執(zhí)行中才能對(duì)變量、函數(shù)等符號(hào)做正確引用，程序才能正常運(yùn)行。

在有操作系統(tǒng)的系統(tǒng)中，連接階段的重定位（即運(yùn)行地址的確定）由系統(tǒng)自動(dòng)完成；

而裸機(jī)開發(fā)中，這個(gè)地址必須由程序員在連接階段通過參數(shù)指定。

2.位置無關(guān)代碼的應(yīng)用場(chǎng)合：

程序在運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)加載至內(nèi)存；

程序在不同場(chǎng)合與不同程序組合后加載至內(nèi)存（如共享的動(dòng)態(tài)鏈接庫）；

在運(yùn)行期間不同地址相互之間的映射（如bootloader程序的前4KB代碼；因?yàn)榫幾g連接后決定它的運(yùn)行地址是0x30000000，但剛開機(jī)時(shí)它是運(yùn)行在0x00000000的）。

3.原理

PIC對(duì)常量和函數(shù)入口地址的操作都是基于PC+偏移量的尋址方式；即使程序被移動(dòng)，但PC也變化了、而偏移量是不變的。所以，程序仍然可以找到正確的入口地址和常量！

eg：

__asm{   pc = a;  //假設(shè)可以直接給pc賦值 }; int a() {   return 0; }

這個(gè)就是位置有關(guān)代碼，它不能在任意處加載運(yùn)行。

說明：編譯連接后函數(shù)a的運(yùn)行地址已經(jīng)被確定，例如0x80000100。

__asm{   bl a； }； int a() {   return 0; }

這個(gè)就是位置無關(guān)代碼，它可以被加載到非運(yùn)行地址處運(yùn)行。

說明：編譯連接后函數(shù)a的運(yùn)行地址已經(jīng)被確定，例如0x80000100。

一、名詞解釋

ARM位置無關(guān)代碼設(shè)計(jì)指的是該部分代碼編譯后的可執(zhí)行鏡像，加載到任何地址處都可以正常運(yùn)行。

即：程序不在連接時(shí)指定的運(yùn)行地址空間，也可以執(zhí)行。

二、實(shí)現(xiàn)的必要條件

1.ARM匯編中對(duì)程序運(yùn)行的相對(duì)跳轉(zhuǎn)指令：

BL a：運(yùn)行時(shí)首先獲得當(dāng)前PC值（也就是當(dāng)前代碼段的值），然后計(jì)算當(dāng)前PC值和a（也是由連接器獲得）間的距離；跳轉(zhuǎn)地址即是pc+offset。

相對(duì)跳轉(zhuǎn)指令的目標(biāo)地址用基于當(dāng)前PC的偏移量來表示、與連接時(shí)分配給地址標(biāo)號(hào)的絕對(duì)地址值無關(guān)，因而、代碼可以在任何位置進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)位置無關(guān)性。

這樣，不論編譯器指定的a絕對(duì)地址是什么；程序都可以加載到任意地址處正常運(yùn)行。

三、說明

連接階段執(zhí)行后，可執(zhí)行鏡像中的虛擬地址與內(nèi)存管理無關(guān)！