本篇文章，继续来和大家分享与Linux相关的知识。本次内容主要涉及程序没加载前的地址，程序加载后的地址以及动态库的地址。
我们先做一个简单的回顾：
什么是虚拟地址？用来标定进程地址空间中位置的地址，称之虚拟地址，也称之为线性地址。
什么是物理地址？用来标定物理内存中位置的地址。
思考两个问题：
1.CPU读到的指令里面用的地址，是什么地址？
2.gcc -fPIC，什么是与地址无关码？
程序没加载前的地址
问大家一个问题，程序编译好之后，内部有地址的概念吗？答案是有的。
编译器在编译程序的时候，不是随便编译的，你用这个地址，他用那个地址，它是需要考虑操作系统的感受。编译器会根据进程地址空间的区域划分来给代码编制地址的。我们称这种编址的方式为平坦模式。过去，没有这种模式，采用段+偏移量的方式来编址。尽管现在，不采用段+偏移量的方式，程序依然可划分成很多段，比如代码段，数据段，BSS段，堆，栈。
我们可以简单的理解程序没加载是下面这样的。其实，在程序没有加载前，它里面的地址就已经是虚拟地址了。只不过为了便于区分，我们把存在磁盘的程序中的地址，称为逻辑地址。
程序加载后的地址（进程)
我们可以简单的编写一个程序。
编译形成a.out，使用指令
objdump -S a.out就可以查看可执行程序的反汇编，我可以看到代码都变成了sub，mov等指令，每条指令都会有自己的地址和长度。一条指令的地址加上自己的长度就是下一条指令的地址。
CPU怎么认识sub，push这些指令？在CPU会内置很多的基本指令，内置的指令形成的集合，称之为指令集。指令集又分为精简指令和复杂指令。sub，push这些指令都由一些内置的基本指令形成，所以，CPU能认识。
代码加载到内存中，要不要分配内存？当然要！！物理内存中的空间都有自己的物理地址。代码被加载到内存中，有了自己的物理空间，也有了自己的物理地址。代码在程序里有虚拟地址，在加载到内存后，又有了物理地址。代码天然的就具备了两种地址。CPU把虚拟地址和物理地址，往页表里一填，虚拟地址和物理地址的映射关系就建立好了。这个过程是有先后顺序的，先有了task_struck结构体和页表，页表的虚拟地址先被填写，然后，再是物理地址，如果读到的代码不在内存中，会引发缺页中断。把相应的代码加载进来，再填写物理地址。
正文代码区有那么多的指令，CPU怎么知道如何执行第一条指令？之前，我们说可执行程序是ELF格式的，它有一个表头，表头里面包含了很多信息，其中一个信息就是入口地址entry。我们的task_struck中，保存了可执行程序的工作目录，CPU可以通过工作目录找到要执行的程序，把入口地址entry读到寄存器EIP/PC中。
当你要执行程序时，CPU就会拿着入口地址entry到页表，根据映射关系找到第一条指令所在的位置。然后，往后执行。当CPU读到call这种指令，call指令是函数里有地址，这个地址是什么地址？当然是虚拟地址啦！！函数也是代码的一部分，代码在程序里用的地址是虚拟地址。
这时，我们就可以回答我们一开始的问题了。CPU读到的指令中，可能有数据，也可能有地址。这个地址是虚拟地址。
我会发现，CPU从程序中读取指令，到分析指令，再到二次访问程序中的指令，这一整个过程用的全都是虚拟地址！！
动态库的地址
我们在进程地址空间0到全F中的地址，叫绝对地址。
假设有一条跑道，长100m。跑道40处，有一棵树。小明，从起点跑到50米处。这时候，他的好朋友，小华打电话问他在哪？小明说：我在跑道的50米处，这叫绝对地址。在树的往右10米处，这叫相对地址。如果这颗树是在起点的位置，相对地址也就成了绝对地址。所以，相对地址，也叫逻辑地址。
我们知道程序在没有加载前，代码已经有了自己的虚拟地址。那问题来了。当我们调用printf函数的时候，会跳转到共享区的某个位置，那动态库是不是必须加载到这个位置？一个进程可能会使用很多的动态库，如果在调用printf之前，调用了一个其他库的函数，这个库一加载，把我们原来要给C库的位置给占了。那该怎么办？C库又该具体映射到哪里？
很显然，动态库被加载到固定地址空间中的位置是不可能的。否则，会引发一系列的问题。
那怎么做？才能使得库可以在虚拟内存中，任意位置加载！！
动态库让自己内部的函数不要采用绝对编址，只表示每个函数在库中的偏移量即可。未加载程序中，库函数printf的逻辑地址，并不是一个绝对地址，而是一个相对地址，表示它在它所在的库中，相对于库的起始位置的偏移量。
当程序加载到内存后，printf的虚拟地址为，动态库实际加载到内存中的起始地址+它在库中的偏移量，也就是下图中的例子：lib_start + 0x1122。
现在，你就能理解-fPIC选项，产生位置无关码了。告诉编译器直接用偏移量对库中的函数进行编制。
静态库为什么不谈加载，不谈位置无关码？静态库是直接把看库函数拷贝到可执行程序中，直接采用绝对编址即可。
好了，到这里，我们本次的分享就到此结束了，不知道我有没有说明白，给予你一点点收获。关于更多和Linux相关的知识，会在后面的文章更新。如果你有所收获，别忘了给我点个赞，这是对我最好的回馈，当然你也可以在评论发表一下你的收获和心得，亦或者指出我的不足之处。如果喜欢我的分享，别忘了给我点关注噢。
