3. 链接脚本深入：.ld 文件结构解析与内存布局设计

链接脚本，说白了就是告诉链接器：你的代码该往哪儿放，数据该搁在哪个地址。很多做应用层开发的同事觉得这东西可有可无，但做 Bootloader 和 RTOS 移植，你绕不开它。我刚开始接触 .ld 文件时也一头雾水，直到有一次把中断向量表放错了位置，板子死活不启动……嗯，从那以后我老老实实把链接脚本啃透了。

3.1 链接脚本的核心结构

一个标准的 GNU LD 链接脚本，通常由三大部分组成：内存布局定义、段（Section）划分、符号与重定位规则。我个人习惯把 .ld 文件看作一张“搬家清单”——告诉链接器每个“箱子”（段）应该搬到哪个“房间”（内存区域）。

MEMORY
{
    FLASH (rx)  : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 512K
    RAM   (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
}

SECTIONS
{
    .text : { *(.text) } > FLASH
    .data : { *(.data) } > RAM AT > FLASH
    .bss  : { *(.bss)  } > RAM
}

你看，结构其实很清晰。MEMORY 定义硬件有哪些可用内存区域，SECTIONS 定义每个段该放哪儿。这里有个关键点：.data 段用了 > RAM AT > FLASH 这种写法，意思是运行时在 RAM，但初始数据存储在 FLASH 里——这就是 Bootloader 启动时要把数据从 Flash 拷贝到 RAM 的原因。

3.2 内存布局定义：MEMORY 命令详解

MEMORY 命令定义的是目标芯片的物理内存资源。每个区域需要指定：名字、属性、起始地址、长度。

MEMORY
{
    BOOT_FLASH (rx)  : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 32K
    APP_FLASH  (rx)  : ORIGIN = 0x08008000, LENGTH = 480K
    RAM        (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
}

3.3 段的划分与重定位：SECTIONS 命令实战

SECTIONS 是链接脚本的核心。每个段定义了三件事：输入哪些目标文件的内容、输出段的排列顺序、输出段放在哪个内存区域。

3.3.1 标准段划分

一个典型的嵌入式项目，至少需要这几个段：

• .text：代码段，包含函数指令和只读常量
• .rodata：只读数据段，字符串常量、const 变量
• .data：已初始化全局变量，运行时在 RAM，初始值在 Flash
• .bss：未初始化全局变量，启动时需清零
• .stack：栈空间（有些芯片需要显式定义）
• .heap：堆空间（malloc 使用）

3.3.2 重定位机制：为什么需要 AT 属性

你想想看，芯片上电时 RAM 的内容是随机的。但 .data 段里的全局变量是有初始值的，比如 int count = 100;。这个 100 必须事先存在 Flash 里，启动时再拷贝到 RAM。这就是 AT> 的作用——告诉链接器：这个段的运行时地址在 RAM，但加载地址在 Flash。

链接器会生成两个符号：

• _sdata / _edata：RAM 中 .data 段的起始和结束地址
• _la_data：Flash 中 .data 初始值的存放地址

启动代码里就靠这三个符号完成拷贝：

// 伪代码示意
extern uint32_t _sdata, _edata, _la_data;
for (dst = &_sdata; dst < &_edata; dst++, src++)
    *dst = *src;

3.4 链接脚本中的符号与对齐

链接脚本里可以定义符号，这些符号在 C 代码里用 extern 声明就能访问。我个人常用的几个：

SECTIONS
{
    . = ALIGN(4);  /* 4字节对齐 */
    _sdata = .;    /* 当前地址赋值给符号 */
    .data : { *(.data) } > RAM AT > FLASH
    _edata = .;
    
    . = ALIGN(4);
    _sbss = .;
    .bss : { *(.bss) } > RAM
    _ebss = .;
}

这里 ALIGN(4) 很重要。ARM Cortex-M 系列要求中断向量表必须 4 字节对齐，有些外设寄存器也要求对齐访问。我见过有人忘了加 ALIGN，结果 .data 段起始地址没对齐，程序跑起来偶尔死机——这种问题最难查。

3.5 链接脚本知识体系总览

下面这张图是我自己总结的链接脚本知识结构，每次写 .ld 文件前我都会对照着检查一遍：

3.6 实战：一个完整的 Bootloader 链接脚本

最后，我分享一个实际项目中用过的链接脚本模板。这个脚本支持 Bootloader 和 App 分区，包含了中断向量表重定位：

/* bootloader.ld - Bootloader 专用链接脚本 */
MEMORY
{
    BOOT_FLASH (rx)  : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 32K
    APP_FLASH  (rx)  : ORIGIN = 0x08008000, LENGTH = 480K
    RAM        (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
}

SECTIONS
{
    /* 中断向量表必须放在起始地址 */
    .isr_vector :
    {
        . = ALIGN(4);
        KEEP(*(.isr_vector))
        . = ALIGN(4);
    } > BOOT_FLASH

    /* 代码段 */
    .text :
    {
        . = ALIGN(4);
        *(.text*)
        *(.rodata*)
        . = ALIGN(4);
        _etext = .;
    } > BOOT_FLASH

    /* 已初始化数据 - 运行时在RAM，加载在Flash */
    .data : AT(ADDR(.text) + SIZEOF(.text))
    {
        . = ALIGN(4);
        _sdata = .;
        *(.data*)
        . = ALIGN(4);
        _edata = .;
    } > RAM

    /* 未初始化数据 - 仅RAM */
    .bss :
    {
        . = ALIGN(4);
        _sbss = .;
        *(.bss*)
        *(COMMON)
        . = ALIGN(4);
        _ebss = .;
    } > RAM

    /* 堆栈定义 */
    .stack (NOLOAD) :
    {
        . = ALIGN(8);
        _sstack = .;
        . = . + 0x1000;  /* 4KB 栈空间 */
        . = ALIGN(8);
        _estack = .;
    } > RAM
}