代码重定位和位置无关码——运行于nor flash

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复制提示

通过前面的学习，我们知道，把可执行程序从一个位置复制到另一个位置的过程叫做重定位。

现在有两种方式，第一种是只重定位data段到内存（sdram），为什么需要重定位？因为有些flash的写操作，不是简单地内存访问，通常我们使用sdram这个介质作为程序运行的载体。但是只重定位data段这种方式存在弊端。第一，我们的调试工具通常不支持这种分体形式（比如我们的之前的代码在0地址开始存放text和rodata段，而在间隔很远处sdram 0x30000000存放data段，这就是分体的形式）的代码；第二，这种分体方式需要能够直接运行程序的flash比如nor flash才可以工作，但是有些板子根本连nor flash都没有，那么只能通过第二种方式进行开发了。

第二种方式是把整个程序都复制到内存（sdram），这种方式所有数据都是紧挨着的，以后我们都使用这种方式。

现在思考一个问题，关于第二种方式，我们的bin文件是由连接脚本指定了运行地址为sdram（0x30000000）的，但是这个bin文件我们烧写在nor flash，是从0地址开始运行的，那么在nor flash上的代码就需要把整个bin文件拷贝到sdram中去，这就是重定位，但这就要求我们必须做到，在重定位之前的代码必须是位置无关码。（连接脚本指定我们程序的运行地址为0x30000000，为什么我们的在nor flash上的代码从0地址开始运行也能工作？这就是建立在我们这部分代码必须是位置无关码的基础上的，0地址处运行和0x30000000处运行达到同样效果，需要我们保证，在重定位之前，也就是复制操作没有完成之前的代码，必须是位置无关的）。

现在修改我们之前的连接脚本和启动文件：

上面是连接脚本，我想此时应该都不需要备注了吧，基本语法。表示0x30000000处是我们的运行地址。

更改启动文件：

其中标号_start为启动文件的最开始处的标号，完整启动文件如下：

此时串口输出：

请留意现在的打印字符的速度。

之前我们说了，我们的代码全部重定位到sdram，需要我们在重定位之前的代码是位置无关的！而我们的启动文件最后跳转到main函数使用的是bl指令，bl指令时位置无关的，在调用main之前，我们已经完成了所有代码的重定位，此时程序已经运行在sdram上，但我们使用bl指令调用main函数，所以，此时我们的main函数，其实还是运行在nor flash中的，此时的运行速度，肯定不及sdram快，所以我们再次更改启动文件，

bl main替换成
ldr pc,=main

ldr指令给pc赋值为绝对地址，此时main函数的地址是sdram上的一个地址。

再次编译，查看打印速度。可以发现，现在的打印速度明显快于之前，这个时候，我们的代码才是运行在sdram中的。

现在，我们更改sdram初始化函数为：

定义一个初始化的数组，此时，我们编译运行，发现程序没有打印信息输出了，这是为什么呢？

查看反汇编：

红色部分出，可以看出，sdram初始化函数的时候，此时在300007b0处要保存这个地址的值给r0-r3这个四个寄存器了，注意，此时我们的sdram还没有初始化完毕呢！这样肯定出问题，现在我们看看在300007b0处到底存放的是什么：

可以看到，在7b0处的值和数组初始化的值一一对应，而且，这是位于rodata段的，这rodata段的数据需要绝对地址访问，那么，我们的这个sdram初始化函数就不是位置无关的，所以，这样的代码不能正常运行。

Summary：

我们以后采取把bin文件全部重定位到sdram的方式，而且，在重定位完成之前，采用位置无关的代码编写程序（这是针对bin文件存储在nor flash上的情况）。有初始值的数组，数组的初始值放在rodata段里面，所以不是位置无关的，rodata段的数据地址已经固定，必须通过绝对地址访问。本来局部变量是存放在栈上的，但是初始值可就不是了，不要以为数组本身是个局部变量，那么数组的初始值也是直接存放在栈上的，存放在栈上的，仅仅是数组名（地址）和开辟对应的空间，具体的局部变量初始值，存放于rodata段，（这个时候编译器会在rodata段去值来初始化局部变量，这个过程会有访问rodata段的操作，不是位置无关的）注意了哟。这个你可能觉得奇怪，那么回到我之前随笔的那个问题：

之前我在main函数中，也是局部变量，定义了上面的变量，此时的字符串“char *q”存放于哪里？当然是存放于rodata段里面，这个例子对于深入学习了C语言的人应该很熟悉，因为我们知道这样初始化了的指针，是不能改变它的值得，只是那个时候我们仅仅是知道，而现在，我们却正在一步步验证我们学习得C语言基础。同样的道理，我们也知道，通常来说，返回一个指针的局部变量会由于内存释放出现问题，但是要是返回上面那个字符串的地址，哪怕是局部变量，也不会出问题，因为它存放在rodata段，地址是绝对地址，固定了的。或许你会问，既然初始化了的局部变量的初始值是存放在rodata段中的，那为什么局部变量 char *q="char *q"可以作为return返回，而char q[]="char *q"就不可以呢？

因为字符串很特别啊，你直接书写一个字符串，这个字符串所参与的操作其实是在操作这个字符串的地址，而这个地址，是rodata段的，属于固定地址，所以我们返回局部指针q，也可以达到目的，因为q的值已经是这个字符串的地址了，而且是一个不变的地址，而局部字符数组char q[];就不同了，q本身是存放在栈里面的，由于是字符数组，是一个萝卜一个坑一一对应于数组的，第一个字符放在数组第一个位置，此时的数组q，是存放在栈中的，栈给予它地址，作为局部变量返回，必然不再安全。而一个例子虽然它也是栈上分配的，可是字符串的地址赋值给了它，返回一个固定不变的地址，就不会有问题。

eg：

可以看到最后两个的地址次才是相同的，字符数组，后面的初始值虽然也是位于rodata，但是字符数组的特殊性，相当于

p[0]='1';p[1]='2';p[2]='3';p[4]='\0';是从rodata处取得值复制到栈地址上，所以这样的局部字符数组不能作为返回值，而指针就不同了，直接是rodata的地址。

只要是有初始值的数组，都不是位置无关的，但是基础局部变量比如 int a=1；这个初始值不是存放在rodata上的。数组有初始值，需要经过一步访问rodata段地操作，rodata是绝对地址，故不是位置无关的。