链接脚本中的ALIGN

Question

在链接脚本中，ALIGN关键字的作用是什么？我读了很多关于链接脚本的教程，但是我不明白ALIGN到底是干什么的。有人能简单解释一下吗？谢谢！

- Jayanga Kaushalya

Answer 1

典型用法是：

. = ALIGN(8);

这意味着：插入填充字节，直到当前位置对齐在8字节边界上。也就是说：

while ((current_location & 7) != 0)
  *current_location++ = padding_value;

- Employed Russian

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谢谢您以如此简单的方式解释。我真的找不到一个能够这么简单地解释它的地方。 - TopchetoEU

Answer 2

ALIGN()指令告诉链接器，节(bss、text)应该对齐到这个位置。

一个典型的例子可以在这里查看(4.6.3“输出节描述”)。

例如：

    //.data is aligned by word size on the 32-bit architecture and direct it to the data section
For a 32-bit machine, it typically needs to be word aligned 

        .data : ALIGN(4) 
        {
           *(.data*)
        } > data_sdram

- ixnisarg

Answer 3

. = ALIGN(8)

对应以下（使用运算符的工作链接脚本示例）：

data = .;

. = ((data + 0x8 - 1) & ~(0x8 - 1)) - data;

- ria

Answer 4

ALIGN有两种典型的用法。

• 将一个部分的起始位置与所需的边界对齐

• 将一个部分填充到所需的大小。

    /* . = ALIGN(BEGIN) ;  如果VMA==LMA，则等同于下面的代码 */
    .section : ALIGN(BEGIN) 
    {
      /* . = ALIGN(BEGIN) ; !!与上面的代码不等同!! */
      ...
      . = ALIGN(END);
    }
  

第一个ALIGN确保起始值是2的幂次方的倍数，以BEGIN为基准。第二个ALIGN将确保大小是END的倍数。通常情况下，您希望它们相等且为2的幂次方，这表示需要多少地址位，并且可以帮助缓存。

例如，如果链接器脚本禁止大小具有固定大小的倍数，则可以通过大传输大小来优化复制循环。

在'.section'内部使用ALIGN(BEGIN)会导致一些垃圾出现在节的开头。请参阅：FILL()和=fill以控制写入的内容。请参见下面的原因，不要使用它；它实际上什么也不做。

一些需要对齐的结构示例包括：

- 向量表 - MMU表 - 需要缓存填充的时间关键例程 - 用于初始化效率的.bss和.initdata Gnu ld语法允许您在任何地方使用ALIGN。 如果您要使用BYTE、LONG自定义代码结构，可能需要在一个部分中对表格/结构进行对齐。这是链接器脚本的一种相当晦涩的用法，但是可以实现，并且是对前两种用法的例外情况。然而，对于大多数初学者来说，了解ld，这两种用法几乎总是期望的用法。

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在一个部分内的操作就好像所有的地址都是相对的。所以部分的起始位置是零（并且由于这个原因，代码中注释的不等效是无法工作的）。由于最后一件事是. = ALIGN(...);，所以它设置了部分的大小，因为它是基于零的。即使部分的起始地址没有对齐，这也能正常工作。

- artless noise

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对于使用LMA==VMA的非裸机用户，很多问题都不会有影响。然而，ALIGN的放置将决定正在对齐什么。VMA是执行地址。LMA是二进制文件中的加载地址或位置；启动代码将把一个复制到另一个。对于非裸机，加载器设置所有内容并可能处理ELF文件以将部分放置在适当的地址处。 - artless noise

被接受的答案没有区分LMA、VMA或者在一个段内还是在段外。这通常与'.'的行为有关，而不是直接与ALIGN()有关。然而，90%以上的ALIGN()使用都是用来设置当前位置的。它可以直接与表达式一起使用（祝你好运）。 - artless noise

Answer 5

经过一些恶劣的行为和意外的结果，这是我的结论：

只有当exp是2的幂次方时，ALING（exp）才能按预期工作！！！

一些文档对此解释不清楚，而另一些则根本没有提到！
https://ftp.gnu.org/old-gnu/Manuals/ld-2.9.1/html_node/ld_14.html

ALIGN将等同于

(. + exp - 1) & ~(exp - 1)   

如您所见，存在一个带有掩码 (exp-1) 的 & (AND) 仅当 exp 为 2^ 时才有效。

让我们来看这个例子：

  .fini_array : {

    . = ALIGN(4);

    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_start = .);
    KEEP (*(SORT(.fini_array.*)))
    KEEP (*(.fini_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_end = .);

    . = ALIGN(1024);

  } >FLASH  : FLASH_PHDR =0xDD

这里，最后的ALIGN(1024)将确保(.)光标（或下一个将使用的地址）与1024字节对齐。为了说明这一点，我使用了0xDD来填充链接器将引入的填充区域，以满足1024可整除的要求。

以下是结果：

如你所见，链接器只是在有用数据后面加了316个字节（0xDD）作为填充，以便使下一个光标对齐到1024。

下一个光标（地址）是31744，可以被1024整除。

让我们看一个错误的例子（出乎意料的结果）：

  .fini_array : {

    . = ALIGN(4);

    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_start = .);
    KEEP (*(SORT(.fini_array.*)))
    KEEP (*(.fini_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_end = .);

    . = ALIGN(13);

  } >FLASH  : FLASH_PHDR =0xDD

下一个光标将不会像人们期望的那样对齐到13个字节！！！

下一个地址是31439，显然是错误的，因为在上面的等效公式中使用了不完整的掩码。希望这能稍微澄清一些事情！

- yo3hcv