第3章：链接脚本深度解析——.ld语法与段布局

链接脚本，说白了就是告诉链接器：你的代码该放哪儿，数据该放哪儿。我当年刚入行时，觉得这玩意儿不就是个配置文件嘛，随便写写就行。结果呢？全局变量全乱套了——明明赋了初值的变量，上电后全是0；该在RAM里跑的数据，跑到了Flash里。那次调试花了我整整两天，最后发现是链接脚本里一个段地址写错了。

嗯，从那以后，我养成了一个习惯：每次写链接脚本，都把它当成核心设计文档来对待。今天咱们就把这玩意儿彻底讲透。

3.1 GCC链接脚本语法速览

GCC用的链接脚本，后缀是.ld。它的语法其实不复杂，核心就几个关键字：

关键字 作用 我常用的写法
ENTRY 指定程序入口点 ENTRY(Reset_Handler)
MEMORY 定义芯片的物理存储区域 ROM起始0x08000000，RAM起始0x20000000
SECTIONS 描述各段如何分配到MEMORY中 核心部分，90%的配置都在这里
PROVIDE 提供符号供C代码引用 比如PROVIDE(_estack = ...)

一个典型的链接脚本结构长这样：

ENTRY(Reset_Handler)

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

SECTIONS
{
  .text :
  {
    *(.isr_vector)
    *(.text)
    *(.text.*)
    *(.rodata)
    _etext = .;
  } > FLASH

  .data : AT(_etext)
  {
    _sdata = .;
    *(.data)
    _edata = .;
  } > RAM

  .bss :
  {
    _sbss = .;
    *(.bss)
    _ebss = .;
  } > RAM
}

关键点：.data段后面的AT(_etext)，表示它的加载地址在Flash里，但运行地址在RAM里。这个"双地址"机制，是嵌入式链接脚本最核心的概念。

3.2 ROM/RAM分区——你的芯片地图

每个芯片都有它的"地图"。STM32F103的Flash从0x08000000开始，RAM从0x20000000开始。你想想看，如果链接脚本里把RAM的起始地址写成了0x20001000，那前4KB就永远用不上了——这种坑我踩过。

分区时要注意三点：

  • ROM（Flash）：存放只读数据——代码、常量、初始化值。掉电不丢失。
  • RAM：存放运行时数据——全局变量、堆栈。掉电就丢。
  • 加载地址 vs 运行地址：.data段在Flash里存着初值，但运行时必须搬到RAM里。

我个人习惯在MEMORY块里把区域分得细一点：

MEMORY
{
  FLASH (rx)  : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 512K
  RAM   (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
  CCMRAM (rw) : ORIGIN = 0x10000000, LENGTH = 64K   /* 有些芯片有CCM RAM */
}

这样后面SECTIONS里就能灵活指定：哪个段放哪个区域。

3.3 三大段：.text / .data / .bss

这三个段，是嵌入式程序的"三驾马车"。搞懂它们，链接脚本就掌握了一半。

.text段——你的代码和常量

.text段包含：中断向量表、函数代码、只读常量（const修饰的变量、字符串字面量）。它必须放在Flash里，因为CPU上电后直接从Flash取指令。

我见过有人把.rodata（只读数据）单独分一个段，其实没必要——放在.text里就行，反正都是只读的。

.data段——有初值的全局变量

这个段最坑。为什么？因为它在Flash里存着初值，但运行时必须在RAM里。链接脚本里必须写清楚：

  • 加载地址（LMA）：在Flash里，紧跟在.text后面
  • 运行地址（VMA）：在RAM里，从某个地址开始

启动代码里会有一段搬运程序，把.data从Flash拷到RAM。如果链接脚本写错了，搬运地址对不上——全局变量就全乱套了。

我曾经踩过的坑：有一次我把AT(_etext)写成了AT(LOADADDR(.text))，结果链接器把.data的加载地址算到了.text的起始位置，而不是结束位置。搬运时把代码覆盖了，程序直接跑飞。从那以后，我每次写完链接脚本都会用objdump -h检查各段的地址。

.bss段——零初始化的全局变量

.bss段存放未初始化或初始化为0的全局变量。它在Flash里不占空间，只在RAM里占位置。启动代码需要把它清零。

这里有个细节：_sbss和_ebss这两个符号，是链接器自动生成的，分别表示.bss段的起始和结束地址。启动代码里用它们来算长度：

/* 启动代码中的bss清零 */
ldr r0, =_sbss
ldr r1, =_ebss
mov r2, #0
bss_loop:
  cmp r0, r1
  itt lo
  strlo r2, [r0], #4
  blo bss_loop

3.4 段布局的完整流程

咱们用一张图把整个过程串起来：

链接脚本段布局与启动流程 Flash (ROM) - 0x08000000 .isr_vector (中断向量表) .text + .rodata (代码+常量) .data初始值 (LMA) RAM - 0x20000000 .data (VMA - 运行时) .bss (零初始化) 堆 + 栈 启动代码搬运.data 启动流程 1. 上电 → CPU从0x08000000取复位向量 2. 跳转到Reset_Handler（在.text段） 3. 搬运.data：从Flash(LMA) → RAM(VMA) 4. 清零.bss：从_sbss到_ebss写0 5. 初始化堆栈 → 跳转到main()

3.5 实战：一个完整的链接脚本模板

下面是我个人常用的模板，适用于STM32F4系列。你拿去改改芯片的Flash/RAM大小就能用：

/* stm32f407.ld */
ENTRY(Reset_Handler)

MEMORY
{
  FLASH (rx)  : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 1024K
  RAM   (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
}

_estack = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM);

SECTIONS
{
  .isr_vector :
  {
    . = ALIGN(4);
    KEEP(*(.isr_vector))
    . = ALIGN(4);
  } > FLASH

  .text :
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.text)
    *(.text.*)
    *(.glue_7)
    *(.glue_7t)
    *(.eh_frame)
    . = ALIGN(4);
    _etext = .;
  } > FLASH

  .rodata :
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.rodata)
    *(.rodata.*)
    . = ALIGN(4);
  } > FLASH

  _sidata = LOADADDR(.data);

  .data :
  {
    . = ALIGN(4);
    _sdata = .;
    *(.data)
    *(.data.*)
    . = ALIGN(4);
    _edata = .;
  } > RAM AT> FLASH

  .bss :
  {
    . = ALIGN(4);
    _sbss = .;
    __bss_start__ = _sbss;
    *(.bss)
    *(.bss.*)
    *(COMMON)
    . = ALIGN(4);
    _ebss = .;
    __bss_end__ = _ebss;
  } > RAM

  ._user_heap_stack :
  {
    . = ALIGN(8);
    PROVIDE ( end = . );
    PROVIDE ( _end = . );
    . = . + _Min_Heap_Size;
    . = . + _Min_Stack_Size;
    . = ALIGN(8);
  } > RAM
}

小技巧：_sidata这个符号，我用来记录.data段在Flash里的起始地址。启动代码里搬运时，源地址用_sidata，目标地址用_sdata，长度用_edata - _sdata。这样不管链接脚本怎么改，搬运代码都不用动。

3.6 常见错误与避坑指南

  • 段地址重叠：.text和.data的加载地址算重了。用objdump -h检查各段地址范围。
  • 搬运长度算错：_edata - _sdata是字节数，不是字（word）数。搬运循环里如果用ldr/str一次搬4字节，循环次数要除以4。
  • BSS清零漏了：有些启动代码只清了.bss，没清COMMON段。在.bss段里加上*(COMMON)就能解决。
  • 栈顶地址不对：_estack必须指向RAM的末尾地址，而且要对齐到8字节。我习惯写成_estack = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM);，简单直接。

我曾经犯过的错：有一次我把.data : { ... } > RAM AT> FLASH写成了.data : { ... } > FLASH AT> RAM。结果链接器把.data段放到了Flash里，但运行地址也指向Flash。全局变量写不进去，程序一跑就死。这个错误在链接阶段不会报错，只有运行了才知道——所以写完链接脚本，一定要用readelf -S或objdump -h确认每个段的LMA和VMA。

链接脚本这东西，说难不难，说简单也不简单。关键是要理解"加载地址"和"运行地址"这两个概念，以及启动代码是怎么配合链接脚本工作的。你把这个搞懂了，后面做Bootloader、做RTOS移植，都会轻松很多。

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