2009-06-19 Tristan Gingold <gingold@adacore.com>
[binutils.git] / ld / ldint.texinfo
blobf6007d498b04d21279b5c7496d9d1b9719a04884
1 \input texinfo
2 @setfilename ldint.info
3 @c Copyright 1992, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001,
4 @c 2003, 2007
5 @c Free Software Foundation, Inc.
7 @ifinfo
8 @format
9 START-INFO-DIR-ENTRY
10 * Ld-Internals: (ldint).        The GNU linker internals.
11 END-INFO-DIR-ENTRY
12 @end format
13 @end ifinfo
15 @copying
16 This file documents the internals of the GNU linker ld.
18 Copyright @copyright{} 1992, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2007
19 Free Software Foundation, Inc.
20 Contributed by Cygnus Support.
22 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
23 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1 or
24 any later version published by the Free Software Foundation; with the
25 Invariant Sections being ``GNU General Public License'' and ``Funding
26 Free Software'', the Front-Cover texts being (a) (see below), and with
27 the Back-Cover Texts being (b) (see below).  A copy of the license is
28 included in the section entitled ``GNU Free Documentation License''.
30 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
32      A GNU Manual
34 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
36      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
37      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
38      funds for GNU development.
39 @end copying
41 @iftex
42 @finalout
43 @setchapternewpage off
44 @settitle GNU Linker Internals
45 @titlepage
46 @title{A guide to the internals of the GNU linker}
47 @author Per Bothner, Steve Chamberlain, Ian Lance Taylor, DJ Delorie
48 @author Cygnus Support
49 @page
51 @tex
52 \def\$#1${{#1}}  % Kluge: collect RCS revision info without $...$
53 \xdef\manvers{2.10.91}  % For use in headers, footers too
54 {\parskip=0pt
55 \hfill Cygnus Support\par
56 \hfill \manvers\par
57 \hfill \TeX{}info \texinfoversion\par
59 @end tex
61 @vskip 0pt plus 1filll
62 Copyright @copyright{} 1992, 93, 94, 95, 96, 97, 1998, 2000
63 Free Software Foundation, Inc.
65       Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
66       under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1
67       or any later version published by the Free Software Foundation;
68       with no Invariant Sections, with no Front-Cover Texts, and with no
69       Back-Cover Texts.  A copy of the license is included in the
70       section entitled "GNU Free Documentation License".
72 @end titlepage
73 @end iftex
75 @node Top
76 @top
78 This file documents the internals of the GNU linker @code{ld}.  It is a
79 collection of miscellaneous information with little form at this point.
80 Mostly, it is a repository into which you can put information about
81 GNU @code{ld} as you discover it (or as you design changes to @code{ld}).
83 This document is distributed under the terms of the GNU Free
84 Documentation License.  A copy of the license is included in the
85 section entitled "GNU Free Documentation License".
87 @menu
88 * README::                      The README File
89 * Emulations::                  How linker emulations are generated
90 * Emulation Walkthrough::       A Walkthrough of a Typical Emulation
91 * Architecture Specific::       Some Architecture Specific Notes
92 * GNU Free Documentation License::  GNU Free Documentation License
93 @end menu
95 @node README
96 @chapter The @file{README} File
98 Check the @file{README} file; it often has useful information that does not
99 appear anywhere else in the directory.
101 @node Emulations
102 @chapter How linker emulations are generated
104 Each linker target has an @dfn{emulation}.  The emulation includes the
105 default linker script, and certain emulations also modify certain types
106 of linker behaviour.
108 Emulations are created during the build process by the shell script
109 @file{genscripts.sh}.
111 The @file{genscripts.sh} script starts by reading a file in the
112 @file{emulparams} directory.  This is a shell script which sets various
113 shell variables used by @file{genscripts.sh} and the other shell scripts
114 it invokes.
116 The @file{genscripts.sh} script will invoke a shell script in the
117 @file{scripttempl} directory in order to create default linker scripts
118 written in the linker command language.  The @file{scripttempl} script
119 will be invoked 5 (or, in some cases, 6) times, with different
120 assignments to shell variables, to create different default scripts.
121 The choice of script is made based on the command line options.
123 After creating the scripts, @file{genscripts.sh} will invoke yet another
124 shell script, this time in the @file{emultempl} directory.  That shell
125 script will create the emulation source file, which contains C code.
126 This C code permits the linker emulation to override various linker
127 behaviours.  Most targets use the generic emulation code, which is in
128 @file{emultempl/generic.em}.
130 To summarize, @file{genscripts.sh} reads three shell scripts: an
131 emulation parameters script in the @file{emulparams} directory, a linker
132 script generation script in the @file{scripttempl} directory, and an
133 emulation source file generation script in the @file{emultempl}
134 directory.
136 For example, the Sun 4 linker sets up variables in
137 @file{emulparams/sun4.sh}, creates linker scripts using
138 @file{scripttempl/aout.sc}, and creates the emulation code using
139 @file{emultempl/sunos.em}.
141 Note that the linker can support several emulations simultaneously,
142 depending upon how it is configured.  An emulation can be selected with
143 the @code{-m} option.  The @code{-V} option will list all supported
144 emulations.
146 @menu
147 * emulation parameters::        @file{emulparams} scripts
148 * linker scripts::              @file{scripttempl} scripts
149 * linker emulations::           @file{emultempl} scripts
150 @end menu
152 @node emulation parameters
153 @section @file{emulparams} scripts
155 Each target selects a particular file in the @file{emulparams} directory
156 by setting the shell variable @code{targ_emul} in @file{configure.tgt}.
157 This shell variable is used by the @file{configure} script to control
158 building an emulation source file.
160 Certain conventions are enforced.  Suppose the @code{targ_emul} variable
161 is set to @var{emul} in @file{configure.tgt}.  The name of the emulation
162 shell script will be @file{emulparams/@var{emul}.sh}.  The
163 @file{Makefile} must have a target named @file{e@var{emul}.c}; this
164 target must depend upon @file{emulparams/@var{emul}.sh}, as well as the
165 appropriate scripts in the @file{scripttempl} and @file{emultempl}
166 directories.  The @file{Makefile} target must invoke @code{GENSCRIPTS}
167 with two arguments: @var{emul}, and the value of the make variable
168 @code{tdir_@var{emul}}.  The value of the latter variable will be set by
169 the @file{configure} script, and is used to set the default target
170 directory to search.
172 By convention, the @file{emulparams/@var{emul}.sh} shell script should
173 only set shell variables.  It may set shell variables which are to be
174 interpreted by the @file{scripttempl} and the @file{emultempl} scripts.
175 Certain shell variables are interpreted directly by the
176 @file{genscripts.sh} script.
178 Here is a list of shell variables interpreted by @file{genscripts.sh},
179 as well as some conventional shell variables interpreted by the
180 @file{scripttempl} and @file{emultempl} scripts.
182 @table @code
183 @item SCRIPT_NAME
184 This is the name of the @file{scripttempl} script to use.  If
185 @code{SCRIPT_NAME} is set to @var{script}, @file{genscripts.sh} will use
186 the script @file{scripttempl/@var{script}.sc}.
188 @item TEMPLATE_NAME
189 This is the name of the @file{emultempl} script to use.  If
190 @code{TEMPLATE_NAME} is set to @var{template}, @file{genscripts.sh} will
191 use the script @file{emultempl/@var{template}.em}.  If this variable is
192 not set, the default value is @samp{generic}.
194 @item GENERATE_SHLIB_SCRIPT
195 If this is set to a nonempty string, @file{genscripts.sh} will invoke
196 the @file{scripttempl} script an extra time to create a shared library
197 script.  @ref{linker scripts}.
199 @item OUTPUT_FORMAT
200 This is normally set to indicate the BFD output format use (e.g.,
201 @samp{"a.out-sunos-big"}.  The @file{scripttempl} script will normally
202 use it in an @code{OUTPUT_FORMAT} expression in the linker script.
204 @item ARCH
205 This is normally set to indicate the architecture to use (e.g.,
206 @samp{sparc}).  The @file{scripttempl} script will normally use it in an
207 @code{OUTPUT_ARCH} expression in the linker script.
209 @item ENTRY
210 Some @file{scripttempl} scripts use this to set the entry address, in an
211 @code{ENTRY} expression in the linker script.
213 @item TEXT_START_ADDR
214 Some @file{scripttempl} scripts use this to set the start address of the
215 @samp{.text} section.
217 @item SEGMENT_SIZE
218 The @file{genscripts.sh} script uses this to set the default value of
219 @code{DATA_ALIGNMENT} when running the @file{scripttempl} script.
221 @item TARGET_PAGE_SIZE
222 If @code{SEGMENT_SIZE} is not defined, the @file{genscripts.sh} script
223 uses this to define it.
225 @item ALIGNMENT
226 Some @file{scripttempl} scripts set this to a number to pass to
227 @code{ALIGN} to set the required alignment for the @code{end} symbol.
228 @end table
230 @node linker scripts
231 @section @file{scripttempl} scripts
233 Each linker target uses a @file{scripttempl} script to generate the
234 default linker scripts.  The name of the @file{scripttempl} script is
235 set by the @code{SCRIPT_NAME} variable in the @file{emulparams} script.
236 If @code{SCRIPT_NAME} is set to @var{script}, @code{genscripts.sh} will
237 invoke @file{scripttempl/@var{script}.sc}.
239 The @file{genscripts.sh} script will invoke the @file{scripttempl}
240 script 5 to 9 times.  Each time it will set the shell variable
241 @code{LD_FLAG} to a different value.  When the linker is run, the
242 options used will direct it to select a particular script.  (Script
243 selection is controlled by the @code{get_script} emulation entry point;
244 this describes the conventional behaviour).
246 The @file{scripttempl} script should just write a linker script, written
247 in the linker command language, to standard output.  If the emulation
248 name--the name of the @file{emulparams} file without the @file{.sc}
249 extension--is @var{emul}, then the output will be directed to
250 @file{ldscripts/@var{emul}.@var{extension}} in the build directory,
251 where @var{extension} changes each time the @file{scripttempl} script is
252 invoked.
254 Here is the list of values assigned to @code{LD_FLAG}.
256 @table @code
257 @item (empty)
258 The script generated is used by default (when none of the following
259 cases apply).  The output has an extension of @file{.x}.
260 @item n
261 The script generated is used when the linker is invoked with the
262 @code{-n} option.  The output has an extension of @file{.xn}.
263 @item N
264 The script generated is used when the linker is invoked with the
265 @code{-N} option.  The output has an extension of @file{.xbn}.
266 @item r
267 The script generated is used when the linker is invoked with the
268 @code{-r} option.  The output has an extension of @file{.xr}.
269 @item u
270 The script generated is used when the linker is invoked with the
271 @code{-Ur} option.  The output has an extension of @file{.xu}.
272 @item shared
273 The @file{scripttempl} script is only invoked with @code{LD_FLAG} set to
274 this value if @code{GENERATE_SHLIB_SCRIPT} is defined in the
275 @file{emulparams} file.  The @file{emultempl} script must arrange to use
276 this script at the appropriate time, normally when the linker is invoked
277 with the @code{-shared} option.  The output has an extension of
278 @file{.xs}.
279 @item c
280 The @file{scripttempl} script is only invoked with @code{LD_FLAG} set to
281 this value if @code{GENERATE_COMBRELOC_SCRIPT} is defined in the
282 @file{emulparams} file or if @code{SCRIPT_NAME} is @code{elf}. The
283 @file{emultempl} script must arrange to use this script at the appropriate
284 time, normally when the linker is invoked with the @code{-z combreloc}
285 option.  The output has an extension of
286 @file{.xc}.
287 @item cshared
288 The @file{scripttempl} script is only invoked with @code{LD_FLAG} set to
289 this value if @code{GENERATE_COMBRELOC_SCRIPT} is defined in the
290 @file{emulparams} file or if @code{SCRIPT_NAME} is @code{elf} and
291 @code{GENERATE_SHLIB_SCRIPT} is defined in the @file{emulparams} file.
292 The @file{emultempl} script must arrange to use this script at the
293 appropriate time, normally when the linker is invoked with the @code{-shared
294 -z combreloc} option.  The output has an extension of @file{.xsc}.
295 @item auto_import
296 The @file{scripttempl} script is only invoked with @code{LD_FLAG} set to
297 this value if @code{GENERATE_AUTO_IMPORT_SCRIPT} is defined in the
298 @file{emulparams} file.  The @file{emultempl} script must arrange to
299 use this script at the appropriate time, normally when the linker is
300 invoked with the @code{--enable-auto-import} option.  The output has
301 an extension of @file{.xa}.
302 @end table
304 Besides the shell variables set by the @file{emulparams} script, and the
305 @code{LD_FLAG} variable, the @file{genscripts.sh} script will set
306 certain variables for each run of the @file{scripttempl} script.
308 @table @code
309 @item RELOCATING
310 This will be set to a non-empty string when the linker is doing a final
311 relocation (e.g., all scripts other than @code{-r} and @code{-Ur}).
313 @item CONSTRUCTING
314 This will be set to a non-empty string when the linker is building
315 global constructor and destructor tables (e.g., all scripts other than
316 @code{-r}).
318 @item DATA_ALIGNMENT
319 This will be set to an @code{ALIGN} expression when the output should be
320 page aligned, or to @samp{.} when generating the @code{-N} script.
322 @item CREATE_SHLIB
323 This will be set to a non-empty string when generating a @code{-shared}
324 script.
326 @item COMBRELOC
327 This will be set to a non-empty string when generating @code{-z combreloc}
328 scripts to a temporary file name which can be used during script generation.
329 @end table
331 The conventional way to write a @file{scripttempl} script is to first
332 set a few shell variables, and then write out a linker script using
333 @code{cat} with a here document.  The linker script will use variable
334 substitutions, based on the above variables and those set in the
335 @file{emulparams} script, to control its behaviour.
337 When there are parts of the @file{scripttempl} script which should only
338 be run when doing a final relocation, they should be enclosed within a
339 variable substitution based on @code{RELOCATING}.  For example, on many
340 targets special symbols such as @code{_end} should be defined when doing
341 a final link.  Naturally, those symbols should not be defined when doing
342 a relocatable link using @code{-r}.  The @file{scripttempl} script
343 could use a construct like this to define those symbols:
344 @smallexample
345   $@{RELOCATING+ _end = .;@}
346 @end smallexample
347 This will do the symbol assignment only if the @code{RELOCATING}
348 variable is defined.
350 The basic job of the linker script is to put the sections in the correct
351 order, and at the correct memory addresses.  For some targets, the
352 linker script may have to do some other operations.
354 For example, on most MIPS platforms, the linker is responsible for
355 defining the special symbol @code{_gp}, used to initialize the
356 @code{$gp} register.  It must be set to the start of the small data
357 section plus @code{0x8000}.  Naturally, it should only be defined when
358 doing a final relocation.  This will typically be done like this:
359 @smallexample
360   $@{RELOCATING+ _gp = ALIGN(16) + 0x8000;@}
361 @end smallexample
362 This line would appear just before the sections which compose the small
363 data section (@samp{.sdata}, @samp{.sbss}).  All those sections would be
364 contiguous in memory.
366 Many COFF systems build constructor tables in the linker script.  The
367 compiler will arrange to output the address of each global constructor
368 in a @samp{.ctor} section, and the address of each global destructor in
369 a @samp{.dtor} section (this is done by defining
370 @code{ASM_OUTPUT_CONSTRUCTOR} and @code{ASM_OUTPUT_DESTRUCTOR} in the
371 @code{gcc} configuration files).  The @code{gcc} runtime support
372 routines expect the constructor table to be named @code{__CTOR_LIST__}.
373 They expect it to be a list of words, with the first word being the
374 count of the number of entries.  There should be a trailing zero word.
375 (Actually, the count may be -1 if the trailing word is present, and the
376 trailing word may be omitted if the count is correct, but, as the
377 @code{gcc} behaviour has changed slightly over the years, it is safest
378 to provide both).  Here is a typical way that might be handled in a
379 @file{scripttempl} file.
380 @smallexample
381     $@{CONSTRUCTING+ __CTOR_LIST__ = .;@}
382     $@{CONSTRUCTING+ LONG((__CTOR_END__ - __CTOR_LIST__) / 4 - 2)@}
383     $@{CONSTRUCTING+ *(.ctors)@}
384     $@{CONSTRUCTING+ LONG(0)@}
385     $@{CONSTRUCTING+ __CTOR_END__ = .;@}
386     $@{CONSTRUCTING+ __DTOR_LIST__ = .;@}
387     $@{CONSTRUCTING+ LONG((__DTOR_END__ - __DTOR_LIST__) / 4 - 2)@}
388     $@{CONSTRUCTING+ *(.dtors)@}
389     $@{CONSTRUCTING+ LONG(0)@}
390     $@{CONSTRUCTING+ __DTOR_END__ = .;@}
391 @end smallexample
392 The use of @code{CONSTRUCTING} ensures that these linker script commands
393 will only appear when the linker is supposed to be building the
394 constructor and destructor tables.  This example is written for a target
395 which uses 4 byte pointers.
397 Embedded systems often need to set a stack address.  This is normally
398 best done by using the @code{PROVIDE} construct with a default stack
399 address.  This permits the user to easily override the stack address
400 using the @code{--defsym} option.  Here is an example:
401 @smallexample
402   $@{RELOCATING+ PROVIDE (__stack = 0x80000000);@}
403 @end smallexample
404 The value of the symbol @code{__stack} would then be used in the startup
405 code to initialize the stack pointer.
407 @node linker emulations
408 @section @file{emultempl} scripts
410 Each linker target uses an @file{emultempl} script to generate the
411 emulation code.  The name of the @file{emultempl} script is set by the
412 @code{TEMPLATE_NAME} variable in the @file{emulparams} script.  If the
413 @code{TEMPLATE_NAME} variable is not set, the default is
414 @samp{generic}.  If the value of @code{TEMPLATE_NAME} is @var{template},
415 @file{genscripts.sh} will use @file{emultempl/@var{template}.em}.
417 Most targets use the generic @file{emultempl} script,
418 @file{emultempl/generic.em}.  A different @file{emultempl} script is
419 only needed if the linker must support unusual actions, such as linking
420 against shared libraries.
422 The @file{emultempl} script is normally written as a simple invocation
423 of @code{cat} with a here document.  The document will use a few
424 variable substitutions.  Typically each function names uses a
425 substitution involving @code{EMULATION_NAME}, for ease of debugging when
426 the linker supports multiple emulations.
428 Every function and variable in the emitted file should be static.  The
429 only globally visible object must be named
430 @code{ld_@var{EMULATION_NAME}_emulation}, where @var{EMULATION_NAME} is
431 the name of the emulation set in @file{configure.tgt} (this is also the
432 name of the @file{emulparams} file without the @file{.sh} extension).
433 The @file{genscripts.sh} script will set the shell variable
434 @code{EMULATION_NAME} before invoking the @file{emultempl} script.
436 The @code{ld_@var{EMULATION_NAME}_emulation} variable must be a
437 @code{struct ld_emulation_xfer_struct}, as defined in @file{ldemul.h}.
438 It defines a set of function pointers which are invoked by the linker,
439 as well as strings for the emulation name (normally set from the shell
440 variable @code{EMULATION_NAME} and the default BFD target name (normally
441 set from the shell variable @code{OUTPUT_FORMAT} which is normally set
442 by the @file{emulparams} file).
444 The @file{genscripts.sh} script will set the shell variable
445 @code{COMPILE_IN} when it invokes the @file{emultempl} script for the
446 default emulation.  In this case, the @file{emultempl} script should
447 include the linker scripts directly, and return them from the
448 @code{get_scripts} entry point.  When the emulation is not the default,
449 the @code{get_scripts} entry point should just return a file name.  See
450 @file{emultempl/generic.em} for an example of how this is done.
452 At some point, the linker emulation entry points should be documented.
454 @node Emulation Walkthrough
455 @chapter A Walkthrough of a Typical Emulation
457 This chapter is to help people who are new to the way emulations
458 interact with the linker, or who are suddenly thrust into the position
459 of having to work with existing emulations.  It will discuss the files
460 you need to be aware of.  It will tell you when the given "hooks" in
461 the emulation will be called.  It will, hopefully, give you enough
462 information about when and how things happen that you'll be able to
463 get by.  As always, the source is the definitive reference to this.
465 The starting point for the linker is in @file{ldmain.c} where
466 @code{main} is defined.  The bulk of the code that's emulation
467 specific will initially be in @code{emultempl/@var{emulation}.em} but
468 will end up in @code{e@var{emulation}.c} when the build is done.
469 Most of the work to select and interface with emulations is in
470 @code{ldemul.h} and @code{ldemul.c}.  Specifically, @code{ldemul.h}
471 defines the @code{ld_emulation_xfer_struct} structure your emulation
472 exports.
474 Your emulation file exports a symbol
475 @code{ld_@var{EMULATION_NAME}_emulation}.  If your emulation is
476 selected (it usually is, since usually there's only one),
477 @code{ldemul.c} sets the variable @var{ld_emulation} to point to it.
478 @code{ldemul.c} also defines a number of API functions that interface
479 to your emulation, like @code{ldemul_after_parse} which simply calls
480 your @code{ld_@var{EMULATION}_emulation.after_parse} function.  For
481 the rest of this section, the functions will be mentioned, but you
482 should assume the indirect reference to your emulation also.
484 We will also skip or gloss over parts of the link process that don't
485 relate to emulations, like setting up internationalization.
487 After initialization, @code{main} selects an emulation by pre-scanning
488 the command line arguments.  It calls @code{ldemul_choose_target} to
489 choose a target.  If you set @code{choose_target} to
490 @code{ldemul_default_target}, it picks your @code{target_name} by
491 default.
493 @code{main} calls @code{ldemul_before_parse}, then @code{parse_args}.
494 @code{parse_args} calls @code{ldemul_parse_args} for each arg, which
495 must update the @code{getopt} globals if it recognizes the argument.
496 If the emulation doesn't recognize it, then parse_args checks to see
497 if it recognizes it.
499 Now that the emulation has had access to all its command-line options,
500 @code{main} calls @code{ldemul_set_symbols}.  This can be used for any
501 initialization that may be affected by options.  It is also supposed
502 to set up any variables needed by the emulation script.
504 @code{main} now calls @code{ldemul_get_script} to get the emulation
505 script to use (based on arguments, no doubt, @pxref{Emulations}) and
506 runs it.  While parsing, @code{ldgram.y} may call @code{ldemul_hll} or
507 @code{ldemul_syslib} to handle the @code{HLL} or @code{SYSLIB}
508 commands.  It may call @code{ldemul_unrecognized_file} if you asked
509 the linker to link a file it doesn't recognize.  It will call
510 @code{ldemul_recognized_file} for each file it does recognize, in case
511 the emulation wants to handle some files specially.  All the while,
512 it's loading the files (possibly calling
513 @code{ldemul_open_dynamic_archive}) and symbols and stuff.  After it's
514 done reading the script, @code{main} calls @code{ldemul_after_parse}.
515 Use the after-parse hook to set up anything that depends on stuff the
516 script might have set up, like the entry point.
518 @code{main} next calls @code{lang_process} in @code{ldlang.c}.  This
519 appears to be the main core of the linking itself, as far as emulation
520 hooks are concerned(*).  It first opens the output file's BFD, calling
521 @code{ldemul_set_output_arch}, and calls
522 @code{ldemul_create_output_section_statements} in case you need to use
523 other means to find or create object files (i.e. shared libraries
524 found on a path, or fake stub objects).  Despite the name, nobody
525 creates output sections here.
527 (*) In most cases, the BFD library does the bulk of the actual
528 linking, handling symbol tables, symbol resolution, relocations, and
529 building the final output file.  See the BFD reference for all the
530 details.  Your emulation is usually concerned more with managing
531 things at the file and section level, like "put this here, add this
532 section", etc.
534 Next, the objects to be linked are opened and BFDs created for them,
535 and @code{ldemul_after_open} is called.  At this point, you have all
536 the objects and symbols loaded, but none of the data has been placed
537 yet.
539 Next comes the Big Linking Thingy (except for the parts BFD does).
540 All input sections are mapped to output sections according to the
541 script.  If a section doesn't get mapped by default,
542 @code{ldemul_place_orphan} will get called to figure out where it goes.
543 Next it figures out the offsets for each section, calling
544 @code{ldemul_before_allocation} before and
545 @code{ldemul_after_allocation} after deciding where each input section
546 ends up in the output sections.
548 The last part of @code{lang_process} is to figure out all the symbols'
549 values.  After assigning final values to the symbols,
550 @code{ldemul_finish} is called, and after that, any undefined symbols
551 are turned into fatal errors.
553 OK, back to @code{main}, which calls @code{ldwrite} in
554 @file{ldwrite.c}.  @code{ldwrite} calls BFD's final_link, which does
555 all the relocation fixups and writes the output bfd to disk, and we're
556 done.
558 In summary,
560 @itemize @bullet
562 @item @code{main()} in @file{ldmain.c}
563 @item @file{emultempl/@var{EMULATION}.em} has your code
564 @item @code{ldemul_choose_target} (defaults to your @code{target_name})
565 @item @code{ldemul_before_parse}
566 @item Parse argv, calls @code{ldemul_parse_args} for each
567 @item @code{ldemul_set_symbols}
568 @item @code{ldemul_get_script}
569 @item parse script
571 @itemize @bullet
572 @item may call @code{ldemul_hll} or @code{ldemul_syslib}
573 @item may call @code{ldemul_open_dynamic_archive}
574 @end itemize
576 @item @code{ldemul_after_parse}
577 @item @code{lang_process()} in @file{ldlang.c}
579 @itemize @bullet
580 @item create @code{output_bfd}
581 @item @code{ldemul_set_output_arch}
582 @item @code{ldemul_create_output_section_statements}
583 @item read objects, create input bfds - all symbols exist, but have no values
584 @item may call @code{ldemul_unrecognized_file}
585 @item will call @code{ldemul_recognized_file}
586 @item @code{ldemul_after_open}
587 @item map input sections to output sections
588 @item may call @code{ldemul_place_orphan} for remaining sections
589 @item @code{ldemul_before_allocation}
590 @item gives input sections offsets into output sections, places output sections
591 @item @code{ldemul_after_allocation} - section addresses valid
592 @item assigns values to symbols
593 @item @code{ldemul_finish} - symbol values valid
594 @end itemize
596 @item output bfd is written to disk
598 @end itemize
600 @node Architecture Specific
601 @chapter Some Architecture Specific Notes
603 This is the place for notes on the behavior of @code{ld} on
604 specific platforms.  Currently, only Intel x86 is documented (and 
605 of that, only the auto-import behavior for DLLs).
607 @menu
608 * ix86::                        Intel x86
609 @end menu
611 @node ix86
612 @section Intel x86
614 @table @emph
615 @code{ld} can create DLLs that operate with various runtimes available
616 on a common x86 operating system.  These runtimes include native (using 
617 the mingw "platform"), cygwin, and pw.
619 @item auto-import from DLLs 
620 @enumerate
621 @item
622 With this feature on, DLL clients can import variables from DLL 
623 without any concern from their side (for example, without any source
624 code modifications).  Auto-import can be enabled using the 
625 @code{--enable-auto-import} flag, or disabled via the 
626 @code{--disable-auto-import} flag.  Auto-import is disabled by default.
628 @item
629 This is done completely in bounds of the PE specification (to be fair,
630 there's a minor violation of the spec at one point, but in practice 
631 auto-import works on all known variants of that common x86 operating
632 system)  So, the resulting DLL can be used with any other PE 
633 compiler/linker.
635 @item
636 Auto-import is fully compatible with standard import method, in which
637 variables are decorated using attribute modifiers. Libraries of either
638 type may be mixed together.
640 @item
641 Overhead (space): 8 bytes per imported symbol, plus 20 for each
642 reference to it; Overhead (load time): negligible; Overhead 
643 (virtual/physical memory): should be less than effect of DLL 
644 relocation.
645 @end enumerate
647 Motivation
649 The obvious and only way to get rid of dllimport insanity is 
650 to make client access variable directly in the DLL, bypassing 
651 the extra dereference imposed by ordinary DLL runtime linking.
652 I.e., whenever client contains something like
654 @code{mov dll_var,%eax,}
656 address of dll_var in the command should be relocated to point 
657 into loaded DLL. The aim is to make OS loader do so, and than 
658 make ld help with that.  Import section of PE made following 
659 way: there's a vector of structures each describing imports 
660 from particular DLL. Each such structure points to two other 
661 parallel vectors: one holding imported names, and one which 
662 will hold address of corresponding imported name. So, the 
663 solution is de-vectorize these structures, making import 
664 locations be sparse and pointing directly into code.
666 Implementation
668 For each reference of data symbol to be imported from DLL (to 
669 set of which belong symbols with name <sym>, if __imp_<sym> is 
670 found in implib), the import fixup entry is generated. That 
671 entry is of type IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR and stored in .idata$3 
672 subsection. Each fixup entry contains pointer to symbol's address 
673 within .text section (marked with __fuN_<sym> symbol, where N is 
674 integer), pointer to DLL name (so, DLL name is referenced by 
675 multiple entries), and pointer to symbol name thunk. Symbol name 
676 thunk is singleton vector (__nm_th_<symbol>) pointing to 
677 IMAGE_IMPORT_BY_NAME structure (__nm_<symbol>) directly containing 
678 imported name. Here comes that "om the edge" problem mentioned above: 
679 PE specification rambles that name vector (OriginalFirstThunk) should 
680 run in parallel with addresses vector (FirstThunk), i.e. that they 
681 should have same number of elements and terminated with zero. We violate
682 this, since FirstThunk points directly into machine code. But in 
683 practice, OS loader implemented the sane way: it goes thru 
684 OriginalFirstThunk and puts addresses to FirstThunk, not something 
685 else. It once again should be noted that dll and symbol name 
686 structures are reused across fixup entries and should be there 
687 anyway to support standard import stuff, so sustained overhead is 
688 20 bytes per reference. Other question is whether having several 
689 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTORS for the same DLL is possible. Answer is yes, 
690 it is done even by native compiler/linker (libth32's functions are in 
691 fact resident in windows9x kernel32.dll, so if you use it, you have 
692 two IMAGE_IMPORT_DESCRIPTORS for kernel32.dll). Yet other question is 
693 whether referencing the same PE structures several times is valid. 
694 The answer is why not, prohibiting that (detecting violation) would 
695 require more work on behalf of loader than not doing it.
697 @end table
699 @node GNU Free Documentation License
700 @chapter GNU Free Documentation License
702                 GNU Free Documentation License
703                 
704                    Version 1.1, March 2000
706  Copyright (C) 2000  Free Software Foundation, Inc.
707   51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
708      
709  Everyone is permitted to copy and distribute verbatim copies
710  of this license document, but changing it is not allowed.
713 0. PREAMBLE
715 The purpose of this License is to make a manual, textbook, or other
716 written document "free" in the sense of freedom: to assure everyone
717 the effective freedom to copy and redistribute it, with or without
718 modifying it, either commercially or noncommercially.  Secondarily,
719 this License preserves for the author and publisher a way to get
720 credit for their work, while not being considered responsible for
721 modifications made by others.
723 This License is a kind of "copyleft", which means that derivative
724 works of the document must themselves be free in the same sense.  It
725 complements the GNU General Public License, which is a copyleft
726 license designed for free software.
728 We have designed this License in order to use it for manuals for free
729 software, because free software needs free documentation: a free
730 program should come with manuals providing the same freedoms that the
731 software does.  But this License is not limited to software manuals;
732 it can be used for any textual work, regardless of subject matter or
733 whether it is published as a printed book.  We recommend this License
734 principally for works whose purpose is instruction or reference.
737 1. APPLICABILITY AND DEFINITIONS
739 This License applies to any manual or other work that contains a
740 notice placed by the copyright holder saying it can be distributed
741 under the terms of this License.  The "Document", below, refers to any
742 such manual or work.  Any member of the public is a licensee, and is
743 addressed as "you".
745 A "Modified Version" of the Document means any work containing the
746 Document or a portion of it, either copied verbatim, or with
747 modifications and/or translated into another language.
749 A "Secondary Section" is a named appendix or a front-matter section of
750 the Document that deals exclusively with the relationship of the
751 publishers or authors of the Document to the Document's overall subject
752 (or to related matters) and contains nothing that could fall directly
753 within that overall subject.  (For example, if the Document is in part a
754 textbook of mathematics, a Secondary Section may not explain any
755 mathematics.)  The relationship could be a matter of historical
756 connection with the subject or with related matters, or of legal,
757 commercial, philosophical, ethical or political position regarding
758 them.
760 The "Invariant Sections" are certain Secondary Sections whose titles
761 are designated, as being those of Invariant Sections, in the notice
762 that says that the Document is released under this License.
764 The "Cover Texts" are certain short passages of text that are listed,
765 as Front-Cover Texts or Back-Cover Texts, in the notice that says that
766 the Document is released under this License.
768 A "Transparent" copy of the Document means a machine-readable copy,
769 represented in a format whose specification is available to the
770 general public, whose contents can be viewed and edited directly and
771 straightforwardly with generic text editors or (for images composed of
772 pixels) generic paint programs or (for drawings) some widely available
773 drawing editor, and that is suitable for input to text formatters or
774 for automatic translation to a variety of formats suitable for input
775 to text formatters.  A copy made in an otherwise Transparent file
776 format whose markup has been designed to thwart or discourage
777 subsequent modification by readers is not Transparent.  A copy that is
778 not "Transparent" is called "Opaque".
780 Examples of suitable formats for Transparent copies include plain
781 ASCII without markup, Texinfo input format, LaTeX input format, SGML
782 or XML using a publicly available DTD, and standard-conforming simple
783 HTML designed for human modification.  Opaque formats include
784 PostScript, PDF, proprietary formats that can be read and edited only
785 by proprietary word processors, SGML or XML for which the DTD and/or
786 processing tools are not generally available, and the
787 machine-generated HTML produced by some word processors for output
788 purposes only.
790 The "Title Page" means, for a printed book, the title page itself,
791 plus such following pages as are needed to hold, legibly, the material
792 this License requires to appear in the title page.  For works in
793 formats which do not have any title page as such, "Title Page" means
794 the text near the most prominent appearance of the work's title,
795 preceding the beginning of the body of the text.
798 2. VERBATIM COPYING
800 You may copy and distribute the Document in any medium, either
801 commercially or noncommercially, provided that this License, the
802 copyright notices, and the license notice saying this License applies
803 to the Document are reproduced in all copies, and that you add no other
804 conditions whatsoever to those of this License.  You may not use
805 technical measures to obstruct or control the reading or further
806 copying of the copies you make or distribute.  However, you may accept
807 compensation in exchange for copies.  If you distribute a large enough
808 number of copies you must also follow the conditions in section 3.
810 You may also lend copies, under the same conditions stated above, and
811 you may publicly display copies.
814 3. COPYING IN QUANTITY
816 If you publish printed copies of the Document numbering more than 100,
817 and the Document's license notice requires Cover Texts, you must enclose
818 the copies in covers that carry, clearly and legibly, all these Cover
819 Texts: Front-Cover Texts on the front cover, and Back-Cover Texts on
820 the back cover.  Both covers must also clearly and legibly identify
821 you as the publisher of these copies.  The front cover must present
822 the full title with all words of the title equally prominent and
823 visible.  You may add other material on the covers in addition.
824 Copying with changes limited to the covers, as long as they preserve
825 the title of the Document and satisfy these conditions, can be treated
826 as verbatim copying in other respects.
828 If the required texts for either cover are too voluminous to fit
829 legibly, you should put the first ones listed (as many as fit
830 reasonably) on the actual cover, and continue the rest onto adjacent
831 pages.
833 If you publish or distribute Opaque copies of the Document numbering
834 more than 100, you must either include a machine-readable Transparent
835 copy along with each Opaque copy, or state in or with each Opaque copy
836 a publicly-accessible computer-network location containing a complete
837 Transparent copy of the Document, free of added material, which the
838 general network-using public has access to download anonymously at no
839 charge using public-standard network protocols.  If you use the latter
840 option, you must take reasonably prudent steps, when you begin
841 distribution of Opaque copies in quantity, to ensure that this
842 Transparent copy will remain thus accessible at the stated location
843 until at least one year after the last time you distribute an Opaque
844 copy (directly or through your agents or retailers) of that edition to
845 the public.
847 It is requested, but not required, that you contact the authors of the
848 Document well before redistributing any large number of copies, to give
849 them a chance to provide you with an updated version of the Document.
852 4. MODIFICATIONS
854 You may copy and distribute a Modified Version of the Document under
855 the conditions of sections 2 and 3 above, provided that you release
856 the Modified Version under precisely this License, with the Modified
857 Version filling the role of the Document, thus licensing distribution
858 and modification of the Modified Version to whoever possesses a copy
859 of it.  In addition, you must do these things in the Modified Version:
861 A. Use in the Title Page (and on the covers, if any) a title distinct
862    from that of the Document, and from those of previous versions
863    (which should, if there were any, be listed in the History section
864    of the Document).  You may use the same title as a previous version
865    if the original publisher of that version gives permission.
866 B. List on the Title Page, as authors, one or more persons or entities
867    responsible for authorship of the modifications in the Modified
868    Version, together with at least five of the principal authors of the
869    Document (all of its principal authors, if it has less than five).
870 C. State on the Title page the name of the publisher of the
871    Modified Version, as the publisher.
872 D. Preserve all the copyright notices of the Document.
873 E. Add an appropriate copyright notice for your modifications
874    adjacent to the other copyright notices.
875 F. Include, immediately after the copyright notices, a license notice
876    giving the public permission to use the Modified Version under the
877    terms of this License, in the form shown in the Addendum below.
878 G. Preserve in that license notice the full lists of Invariant Sections
879    and required Cover Texts given in the Document's license notice.
880 H. Include an unaltered copy of this License.
881 I. Preserve the section entitled "History", and its title, and add to
882    it an item stating at least the title, year, new authors, and
883    publisher of the Modified Version as given on the Title Page.  If
884    there is no section entitled "History" in the Document, create one
885    stating the title, year, authors, and publisher of the Document as
886    given on its Title Page, then add an item describing the Modified
887    Version as stated in the previous sentence.
888 J. Preserve the network location, if any, given in the Document for
889    public access to a Transparent copy of the Document, and likewise
890    the network locations given in the Document for previous versions
891    it was based on.  These may be placed in the "History" section.
892    You may omit a network location for a work that was published at
893    least four years before the Document itself, or if the original
894    publisher of the version it refers to gives permission.
895 K. In any section entitled "Acknowledgements" or "Dedications",
896    preserve the section's title, and preserve in the section all the
897    substance and tone of each of the contributor acknowledgements
898    and/or dedications given therein.
899 L. Preserve all the Invariant Sections of the Document,
900    unaltered in their text and in their titles.  Section numbers
901    or the equivalent are not considered part of the section titles.
902 M. Delete any section entitled "Endorsements".  Such a section
903    may not be included in the Modified Version.
904 N. Do not retitle any existing section as "Endorsements"
905    or to conflict in title with any Invariant Section.
907 If the Modified Version includes new front-matter sections or
908 appendices that qualify as Secondary Sections and contain no material
909 copied from the Document, you may at your option designate some or all
910 of these sections as invariant.  To do this, add their titles to the
911 list of Invariant Sections in the Modified Version's license notice.
912 These titles must be distinct from any other section titles.
914 You may add a section entitled "Endorsements", provided it contains
915 nothing but endorsements of your Modified Version by various
916 parties--for example, statements of peer review or that the text has
917 been approved by an organization as the authoritative definition of a
918 standard.
920 You may add a passage of up to five words as a Front-Cover Text, and a
921 passage of up to 25 words as a Back-Cover Text, to the end of the list
922 of Cover Texts in the Modified Version.  Only one passage of
923 Front-Cover Text and one of Back-Cover Text may be added by (or
924 through arrangements made by) any one entity.  If the Document already
925 includes a cover text for the same cover, previously added by you or
926 by arrangement made by the same entity you are acting on behalf of,
927 you may not add another; but you may replace the old one, on explicit
928 permission from the previous publisher that added the old one.
930 The author(s) and publisher(s) of the Document do not by this License
931 give permission to use their names for publicity for or to assert or
932 imply endorsement of any Modified Version.
935 5. COMBINING DOCUMENTS
937 You may combine the Document with other documents released under this
938 License, under the terms defined in section 4 above for modified
939 versions, provided that you include in the combination all of the
940 Invariant Sections of all of the original documents, unmodified, and
941 list them all as Invariant Sections of your combined work in its
942 license notice.
944 The combined work need only contain one copy of this License, and
945 multiple identical Invariant Sections may be replaced with a single
946 copy.  If there are multiple Invariant Sections with the same name but
947 different contents, make the title of each such section unique by
948 adding at the end of it, in parentheses, the name of the original
949 author or publisher of that section if known, or else a unique number.
950 Make the same adjustment to the section titles in the list of
951 Invariant Sections in the license notice of the combined work.
953 In the combination, you must combine any sections entitled "History"
954 in the various original documents, forming one section entitled
955 "History"; likewise combine any sections entitled "Acknowledgements",
956 and any sections entitled "Dedications".  You must delete all sections
957 entitled "Endorsements."
960 6. COLLECTIONS OF DOCUMENTS
962 You may make a collection consisting of the Document and other documents
963 released under this License, and replace the individual copies of this
964 License in the various documents with a single copy that is included in
965 the collection, provided that you follow the rules of this License for
966 verbatim copying of each of the documents in all other respects.
968 You may extract a single document from such a collection, and distribute
969 it individually under this License, provided you insert a copy of this
970 License into the extracted document, and follow this License in all
971 other respects regarding verbatim copying of that document.
974 7. AGGREGATION WITH INDEPENDENT WORKS
976 A compilation of the Document or its derivatives with other separate
977 and independent documents or works, in or on a volume of a storage or
978 distribution medium, does not as a whole count as a Modified Version
979 of the Document, provided no compilation copyright is claimed for the
980 compilation.  Such a compilation is called an "aggregate", and this
981 License does not apply to the other self-contained works thus compiled
982 with the Document, on account of their being thus compiled, if they
983 are not themselves derivative works of the Document.
985 If the Cover Text requirement of section 3 is applicable to these
986 copies of the Document, then if the Document is less than one quarter
987 of the entire aggregate, the Document's Cover Texts may be placed on
988 covers that surround only the Document within the aggregate.
989 Otherwise they must appear on covers around the whole aggregate.
992 8. TRANSLATION
994 Translation is considered a kind of modification, so you may
995 distribute translations of the Document under the terms of section 4.
996 Replacing Invariant Sections with translations requires special
997 permission from their copyright holders, but you may include
998 translations of some or all Invariant Sections in addition to the
999 original versions of these Invariant Sections.  You may include a
1000 translation of this License provided that you also include the
1001 original English version of this License.  In case of a disagreement
1002 between the translation and the original English version of this
1003 License, the original English version will prevail.
1006 9. TERMINATION
1008 You may not copy, modify, sublicense, or distribute the Document except
1009 as expressly provided for under this License.  Any other attempt to
1010 copy, modify, sublicense or distribute the Document is void, and will
1011 automatically terminate your rights under this License.  However,
1012 parties who have received copies, or rights, from you under this
1013 License will not have their licenses terminated so long as such
1014 parties remain in full compliance.
1017 10. FUTURE REVISIONS OF THIS LICENSE
1019 The Free Software Foundation may publish new, revised versions
1020 of the GNU Free Documentation License from time to time.  Such new
1021 versions will be similar in spirit to the present version, but may
1022 differ in detail to address new problems or concerns.  See
1023 http://www.gnu.org/copyleft/.
1025 Each version of the License is given a distinguishing version number.
1026 If the Document specifies that a particular numbered version of this
1027 License "or any later version" applies to it, you have the option of
1028 following the terms and conditions either of that specified version or
1029 of any later version that has been published (not as a draft) by the
1030 Free Software Foundation.  If the Document does not specify a version
1031 number of this License, you may choose any version ever published (not
1032 as a draft) by the Free Software Foundation.
1035 ADDENDUM: How to use this License for your documents
1037 To use this License in a document you have written, include a copy of
1038 the License in the document and put the following copyright and
1039 license notices just after the title page:
1041 @smallexample
1042     Copyright (c)  YEAR  YOUR NAME.
1043     Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
1044     under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1
1045     or any later version published by the Free Software Foundation;
1046     with the Invariant Sections being LIST THEIR TITLES, with the
1047     Front-Cover Texts being LIST, and with the Back-Cover Texts being LIST.
1048     A copy of the license is included in the section entitled "GNU
1049     Free Documentation License".
1050 @end smallexample
1052 If you have no Invariant Sections, write "with no Invariant Sections"
1053 instead of saying which ones are invariant.  If you have no
1054 Front-Cover Texts, write "no Front-Cover Texts" instead of
1055 "Front-Cover Texts being LIST"; likewise for Back-Cover Texts.
1057 If your document contains nontrivial examples of program code, we
1058 recommend releasing these examples in parallel under your choice of
1059 free software license, such as the GNU General Public License,
1060 to permit their use in free software.
1062 @contents
1063 @bye