PR 5011
[binutils.git] / ld / ldint.texinfo
blob81a5adab7ff73d74eb327c8167d5cbbf7eb844bc
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 8 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 @end table
297 Besides the shell variables set by the @file{emulparams} script, and the
298 @code{LD_FLAG} variable, the @file{genscripts.sh} script will set
299 certain variables for each run of the @file{scripttempl} script.
301 @table @code
302 @item RELOCATING
303 This will be set to a non-empty string when the linker is doing a final
304 relocation (e.g., all scripts other than @code{-r} and @code{-Ur}).
306 @item CONSTRUCTING
307 This will be set to a non-empty string when the linker is building
308 global constructor and destructor tables (e.g., all scripts other than
309 @code{-r}).
311 @item DATA_ALIGNMENT
312 This will be set to an @code{ALIGN} expression when the output should be
313 page aligned, or to @samp{.} when generating the @code{-N} script.
315 @item CREATE_SHLIB
316 This will be set to a non-empty string when generating a @code{-shared}
317 script.
319 @item COMBRELOC
320 This will be set to a non-empty string when generating @code{-z combreloc}
321 scripts to a temporary file name which can be used during script generation.
322 @end table
324 The conventional way to write a @file{scripttempl} script is to first
325 set a few shell variables, and then write out a linker script using
326 @code{cat} with a here document.  The linker script will use variable
327 substitutions, based on the above variables and those set in the
328 @file{emulparams} script, to control its behaviour.
330 When there are parts of the @file{scripttempl} script which should only
331 be run when doing a final relocation, they should be enclosed within a
332 variable substitution based on @code{RELOCATING}.  For example, on many
333 targets special symbols such as @code{_end} should be defined when doing
334 a final link.  Naturally, those symbols should not be defined when doing
335 a relocatable link using @code{-r}.  The @file{scripttempl} script
336 could use a construct like this to define those symbols:
337 @smallexample
338   $@{RELOCATING+ _end = .;@}
339 @end smallexample
340 This will do the symbol assignment only if the @code{RELOCATING}
341 variable is defined.
343 The basic job of the linker script is to put the sections in the correct
344 order, and at the correct memory addresses.  For some targets, the
345 linker script may have to do some other operations.
347 For example, on most MIPS platforms, the linker is responsible for
348 defining the special symbol @code{_gp}, used to initialize the
349 @code{$gp} register.  It must be set to the start of the small data
350 section plus @code{0x8000}.  Naturally, it should only be defined when
351 doing a final relocation.  This will typically be done like this:
352 @smallexample
353   $@{RELOCATING+ _gp = ALIGN(16) + 0x8000;@}
354 @end smallexample
355 This line would appear just before the sections which compose the small
356 data section (@samp{.sdata}, @samp{.sbss}).  All those sections would be
357 contiguous in memory.
359 Many COFF systems build constructor tables in the linker script.  The
360 compiler will arrange to output the address of each global constructor
361 in a @samp{.ctor} section, and the address of each global destructor in
362 a @samp{.dtor} section (this is done by defining
363 @code{ASM_OUTPUT_CONSTRUCTOR} and @code{ASM_OUTPUT_DESTRUCTOR} in the
364 @code{gcc} configuration files).  The @code{gcc} runtime support
365 routines expect the constructor table to be named @code{__CTOR_LIST__}.
366 They expect it to be a list of words, with the first word being the
367 count of the number of entries.  There should be a trailing zero word.
368 (Actually, the count may be -1 if the trailing word is present, and the
369 trailing word may be omitted if the count is correct, but, as the
370 @code{gcc} behaviour has changed slightly over the years, it is safest
371 to provide both).  Here is a typical way that might be handled in a
372 @file{scripttempl} file.
373 @smallexample
374     $@{CONSTRUCTING+ __CTOR_LIST__ = .;@}
375     $@{CONSTRUCTING+ LONG((__CTOR_END__ - __CTOR_LIST__) / 4 - 2)@}
376     $@{CONSTRUCTING+ *(.ctors)@}
377     $@{CONSTRUCTING+ LONG(0)@}
378     $@{CONSTRUCTING+ __CTOR_END__ = .;@}
379     $@{CONSTRUCTING+ __DTOR_LIST__ = .;@}
380     $@{CONSTRUCTING+ LONG((__DTOR_END__ - __DTOR_LIST__) / 4 - 2)@}
381     $@{CONSTRUCTING+ *(.dtors)@}
382     $@{CONSTRUCTING+ LONG(0)@}
383     $@{CONSTRUCTING+ __DTOR_END__ = .;@}
384 @end smallexample
385 The use of @code{CONSTRUCTING} ensures that these linker script commands
386 will only appear when the linker is supposed to be building the
387 constructor and destructor tables.  This example is written for a target
388 which uses 4 byte pointers.
390 Embedded systems often need to set a stack address.  This is normally
391 best done by using the @code{PROVIDE} construct with a default stack
392 address.  This permits the user to easily override the stack address
393 using the @code{--defsym} option.  Here is an example:
394 @smallexample
395   $@{RELOCATING+ PROVIDE (__stack = 0x80000000);@}
396 @end smallexample
397 The value of the symbol @code{__stack} would then be used in the startup
398 code to initialize the stack pointer.
400 @node linker emulations
401 @section @file{emultempl} scripts
403 Each linker target uses an @file{emultempl} script to generate the
404 emulation code.  The name of the @file{emultempl} script is set by the
405 @code{TEMPLATE_NAME} variable in the @file{emulparams} script.  If the
406 @code{TEMPLATE_NAME} variable is not set, the default is
407 @samp{generic}.  If the value of @code{TEMPLATE_NAME} is @var{template},
408 @file{genscripts.sh} will use @file{emultempl/@var{template}.em}.
410 Most targets use the generic @file{emultempl} script,
411 @file{emultempl/generic.em}.  A different @file{emultempl} script is
412 only needed if the linker must support unusual actions, such as linking
413 against shared libraries.
415 The @file{emultempl} script is normally written as a simple invocation
416 of @code{cat} with a here document.  The document will use a few
417 variable substitutions.  Typically each function names uses a
418 substitution involving @code{EMULATION_NAME}, for ease of debugging when
419 the linker supports multiple emulations.
421 Every function and variable in the emitted file should be static.  The
422 only globally visible object must be named
423 @code{ld_@var{EMULATION_NAME}_emulation}, where @var{EMULATION_NAME} is
424 the name of the emulation set in @file{configure.tgt} (this is also the
425 name of the @file{emulparams} file without the @file{.sh} extension).
426 The @file{genscripts.sh} script will set the shell variable
427 @code{EMULATION_NAME} before invoking the @file{emultempl} script.
429 The @code{ld_@var{EMULATION_NAME}_emulation} variable must be a
430 @code{struct ld_emulation_xfer_struct}, as defined in @file{ldemul.h}.
431 It defines a set of function pointers which are invoked by the linker,
432 as well as strings for the emulation name (normally set from the shell
433 variable @code{EMULATION_NAME} and the default BFD target name (normally
434 set from the shell variable @code{OUTPUT_FORMAT} which is normally set
435 by the @file{emulparams} file).
437 The @file{genscripts.sh} script will set the shell variable
438 @code{COMPILE_IN} when it invokes the @file{emultempl} script for the
439 default emulation.  In this case, the @file{emultempl} script should
440 include the linker scripts directly, and return them from the
441 @code{get_scripts} entry point.  When the emulation is not the default,
442 the @code{get_scripts} entry point should just return a file name.  See
443 @file{emultempl/generic.em} for an example of how this is done.
445 At some point, the linker emulation entry points should be documented.
447 @node Emulation Walkthrough
448 @chapter A Walkthrough of a Typical Emulation
450 This chapter is to help people who are new to the way emulations
451 interact with the linker, or who are suddenly thrust into the position
452 of having to work with existing emulations.  It will discuss the files
453 you need to be aware of.  It will tell you when the given "hooks" in
454 the emulation will be called.  It will, hopefully, give you enough
455 information about when and how things happen that you'll be able to
456 get by.  As always, the source is the definitive reference to this.
458 The starting point for the linker is in @file{ldmain.c} where
459 @code{main} is defined.  The bulk of the code that's emulation
460 specific will initially be in @code{emultempl/@var{emulation}.em} but
461 will end up in @code{e@var{emulation}.c} when the build is done.
462 Most of the work to select and interface with emulations is in
463 @code{ldemul.h} and @code{ldemul.c}.  Specifically, @code{ldemul.h}
464 defines the @code{ld_emulation_xfer_struct} structure your emulation
465 exports.
467 Your emulation file exports a symbol
468 @code{ld_@var{EMULATION_NAME}_emulation}.  If your emulation is
469 selected (it usually is, since usually there's only one),
470 @code{ldemul.c} sets the variable @var{ld_emulation} to point to it.
471 @code{ldemul.c} also defines a number of API functions that interface
472 to your emulation, like @code{ldemul_after_parse} which simply calls
473 your @code{ld_@var{EMULATION}_emulation.after_parse} function.  For
474 the rest of this section, the functions will be mentioned, but you
475 should assume the indirect reference to your emulation also.
477 We will also skip or gloss over parts of the link process that don't
478 relate to emulations, like setting up internationalization.
480 After initialization, @code{main} selects an emulation by pre-scanning
481 the command line arguments.  It calls @code{ldemul_choose_target} to
482 choose a target.  If you set @code{choose_target} to
483 @code{ldemul_default_target}, it picks your @code{target_name} by
484 default.
486 @code{main} calls @code{ldemul_before_parse}, then @code{parse_args}.
487 @code{parse_args} calls @code{ldemul_parse_args} for each arg, which
488 must update the @code{getopt} globals if it recognizes the argument.
489 If the emulation doesn't recognize it, then parse_args checks to see
490 if it recognizes it.
492 Now that the emulation has had access to all its command-line options,
493 @code{main} calls @code{ldemul_set_symbols}.  This can be used for any
494 initialization that may be affected by options.  It is also supposed
495 to set up any variables needed by the emulation script.
497 @code{main} now calls @code{ldemul_get_script} to get the emulation
498 script to use (based on arguments, no doubt, @pxref{Emulations}) and
499 runs it.  While parsing, @code{ldgram.y} may call @code{ldemul_hll} or
500 @code{ldemul_syslib} to handle the @code{HLL} or @code{SYSLIB}
501 commands.  It may call @code{ldemul_unrecognized_file} if you asked
502 the linker to link a file it doesn't recognize.  It will call
503 @code{ldemul_recognized_file} for each file it does recognize, in case
504 the emulation wants to handle some files specially.  All the while,
505 it's loading the files (possibly calling
506 @code{ldemul_open_dynamic_archive}) and symbols and stuff.  After it's
507 done reading the script, @code{main} calls @code{ldemul_after_parse}.
508 Use the after-parse hook to set up anything that depends on stuff the
509 script might have set up, like the entry point.
511 @code{main} next calls @code{lang_process} in @code{ldlang.c}.  This
512 appears to be the main core of the linking itself, as far as emulation
513 hooks are concerned(*).  It first opens the output file's BFD, calling
514 @code{ldemul_set_output_arch}, and calls
515 @code{ldemul_create_output_section_statements} in case you need to use
516 other means to find or create object files (i.e. shared libraries
517 found on a path, or fake stub objects).  Despite the name, nobody
518 creates output sections here.
520 (*) In most cases, the BFD library does the bulk of the actual
521 linking, handling symbol tables, symbol resolution, relocations, and
522 building the final output file.  See the BFD reference for all the
523 details.  Your emulation is usually concerned more with managing
524 things at the file and section level, like "put this here, add this
525 section", etc.
527 Next, the objects to be linked are opened and BFDs created for them,
528 and @code{ldemul_after_open} is called.  At this point, you have all
529 the objects and symbols loaded, but none of the data has been placed
530 yet.
532 Next comes the Big Linking Thingy (except for the parts BFD does).
533 All input sections are mapped to output sections according to the
534 script.  If a section doesn't get mapped by default,
535 @code{ldemul_place_orphan} will get called to figure out where it goes.
536 Next it figures out the offsets for each section, calling
537 @code{ldemul_before_allocation} before and
538 @code{ldemul_after_allocation} after deciding where each input section
539 ends up in the output sections.
541 The last part of @code{lang_process} is to figure out all the symbols'
542 values.  After assigning final values to the symbols,
543 @code{ldemul_finish} is called, and after that, any undefined symbols
544 are turned into fatal errors.
546 OK, back to @code{main}, which calls @code{ldwrite} in
547 @file{ldwrite.c}.  @code{ldwrite} calls BFD's final_link, which does
548 all the relocation fixups and writes the output bfd to disk, and we're
549 done.
551 In summary,
553 @itemize @bullet
555 @item @code{main()} in @file{ldmain.c}
556 @item @file{emultempl/@var{EMULATION}.em} has your code
557 @item @code{ldemul_choose_target} (defaults to your @code{target_name})
558 @item @code{ldemul_before_parse}
559 @item Parse argv, calls @code{ldemul_parse_args} for each
560 @item @code{ldemul_set_symbols}
561 @item @code{ldemul_get_script}
562 @item parse script
564 @itemize @bullet
565 @item may call @code{ldemul_hll} or @code{ldemul_syslib}
566 @item may call @code{ldemul_open_dynamic_archive}
567 @end itemize
569 @item @code{ldemul_after_parse}
570 @item @code{lang_process()} in @file{ldlang.c}
572 @itemize @bullet
573 @item create @code{output_bfd}
574 @item @code{ldemul_set_output_arch}
575 @item @code{ldemul_create_output_section_statements}
576 @item read objects, create input bfds - all symbols exist, but have no values
577 @item may call @code{ldemul_unrecognized_file}
578 @item will call @code{ldemul_recognized_file}
579 @item @code{ldemul_after_open}
580 @item map input sections to output sections
581 @item may call @code{ldemul_place_orphan} for remaining sections
582 @item @code{ldemul_before_allocation}
583 @item gives input sections offsets into output sections, places output sections
584 @item @code{ldemul_after_allocation} - section addresses valid
585 @item assigns values to symbols
586 @item @code{ldemul_finish} - symbol values valid
587 @end itemize
589 @item output bfd is written to disk
591 @end itemize
593 @node Architecture Specific
594 @chapter Some Architecture Specific Notes
596 This is the place for notes on the behavior of @code{ld} on
597 specific platforms.  Currently, only Intel x86 is documented (and 
598 of that, only the auto-import behavior for DLLs).
600 @menu
601 * ix86::                        Intel x86
602 @end menu
604 @node ix86
605 @section Intel x86
607 @table @emph
608 @code{ld} can create DLLs that operate with various runtimes available
609 on a common x86 operating system.  These runtimes include native (using 
610 the mingw "platform"), cygwin, and pw.
612 @item auto-import from DLLs 
613 @enumerate
614 @item
615 With this feature on, DLL clients can import variables from DLL 
616 without any concern from their side (for example, without any source
617 code modifications).  Auto-import can be enabled using the 
618 @code{--enable-auto-import} flag, or disabled via the 
619 @code{--disable-auto-import} flag.  Auto-import is disabled by default.
621 @item
622 This is done completely in bounds of the PE specification (to be fair,
623 there's a minor violation of the spec at one point, but in practice 
624 auto-import works on all known variants of that common x86 operating
625 system)  So, the resulting DLL can be used with any other PE 
626 compiler/linker.
628 @item
629 Auto-import is fully compatible with standard import method, in which
630 variables are decorated using attribute modifiers. Libraries of either
631 type may be mixed together.
633 @item
634 Overhead (space): 8 bytes per imported symbol, plus 20 for each
635 reference to it; Overhead (load time): negligible; Overhead 
636 (virtual/physical memory): should be less than effect of DLL 
637 relocation.
638 @end enumerate
640 Motivation
642 The obvious and only way to get rid of dllimport insanity is 
643 to make client access variable directly in the DLL, bypassing 
644 the extra dereference imposed by ordinary DLL runtime linking.
645 I.e., whenever client contains something like
647 @code{mov dll_var,%eax,}
649 address of dll_var in the command should be relocated to point 
650 into loaded DLL. The aim is to make OS loader do so, and than 
651 make ld help with that.  Import section of PE made following 
652 way: there's a vector of structures each describing imports 
653 from particular DLL. Each such structure points to two other 
654 parallel vectors: one holding imported names, and one which 
655 will hold address of corresponding imported name. So, the 
656 solution is de-vectorize these structures, making import 
657 locations be sparse and pointing directly into code.
659 Implementation
661 For each reference of data symbol to be imported from DLL (to 
662 set of which belong symbols with name <sym>, if __imp_<sym> is 
663 found in implib), the import fixup entry is generated. That 
664 entry is of type IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR and stored in .idata$3 
665 subsection. Each fixup entry contains pointer to symbol's address 
666 within .text section (marked with __fuN_<sym> symbol, where N is 
667 integer), pointer to DLL name (so, DLL name is referenced by 
668 multiple entries), and pointer to symbol name thunk. Symbol name 
669 thunk is singleton vector (__nm_th_<symbol>) pointing to 
670 IMAGE_IMPORT_BY_NAME structure (__nm_<symbol>) directly containing 
671 imported name. Here comes that "om the edge" problem mentioned above: 
672 PE specification rambles that name vector (OriginalFirstThunk) should 
673 run in parallel with addresses vector (FirstThunk), i.e. that they 
674 should have same number of elements and terminated with zero. We violate
675 this, since FirstThunk points directly into machine code. But in 
676 practice, OS loader implemented the sane way: it goes thru 
677 OriginalFirstThunk and puts addresses to FirstThunk, not something 
678 else. It once again should be noted that dll and symbol name 
679 structures are reused across fixup entries and should be there 
680 anyway to support standard import stuff, so sustained overhead is 
681 20 bytes per reference. Other question is whether having several 
682 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTORS for the same DLL is possible. Answer is yes, 
683 it is done even by native compiler/linker (libth32's functions are in 
684 fact resident in windows9x kernel32.dll, so if you use it, you have 
685 two IMAGE_IMPORT_DESCRIPTORS for kernel32.dll). Yet other question is 
686 whether referencing the same PE structures several times is valid. 
687 The answer is why not, prohibiting that (detecting violation) would 
688 require more work on behalf of loader than not doing it.
690 @end table
692 @node GNU Free Documentation License
693 @chapter GNU Free Documentation License
695                 GNU Free Documentation License
696                 
697                    Version 1.1, March 2000
699  Copyright (C) 2000  Free Software Foundation, Inc.
700   51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
701      
702  Everyone is permitted to copy and distribute verbatim copies
703  of this license document, but changing it is not allowed.
706 0. PREAMBLE
708 The purpose of this License is to make a manual, textbook, or other
709 written document "free" in the sense of freedom: to assure everyone
710 the effective freedom to copy and redistribute it, with or without
711 modifying it, either commercially or noncommercially.  Secondarily,
712 this License preserves for the author and publisher a way to get
713 credit for their work, while not being considered responsible for
714 modifications made by others.
716 This License is a kind of "copyleft", which means that derivative
717 works of the document must themselves be free in the same sense.  It
718 complements the GNU General Public License, which is a copyleft
719 license designed for free software.
721 We have designed this License in order to use it for manuals for free
722 software, because free software needs free documentation: a free
723 program should come with manuals providing the same freedoms that the
724 software does.  But this License is not limited to software manuals;
725 it can be used for any textual work, regardless of subject matter or
726 whether it is published as a printed book.  We recommend this License
727 principally for works whose purpose is instruction or reference.
730 1. APPLICABILITY AND DEFINITIONS
732 This License applies to any manual or other work that contains a
733 notice placed by the copyright holder saying it can be distributed
734 under the terms of this License.  The "Document", below, refers to any
735 such manual or work.  Any member of the public is a licensee, and is
736 addressed as "you".
738 A "Modified Version" of the Document means any work containing the
739 Document or a portion of it, either copied verbatim, or with
740 modifications and/or translated into another language.
742 A "Secondary Section" is a named appendix or a front-matter section of
743 the Document that deals exclusively with the relationship of the
744 publishers or authors of the Document to the Document's overall subject
745 (or to related matters) and contains nothing that could fall directly
746 within that overall subject.  (For example, if the Document is in part a
747 textbook of mathematics, a Secondary Section may not explain any
748 mathematics.)  The relationship could be a matter of historical
749 connection with the subject or with related matters, or of legal,
750 commercial, philosophical, ethical or political position regarding
751 them.
753 The "Invariant Sections" are certain Secondary Sections whose titles
754 are designated, as being those of Invariant Sections, in the notice
755 that says that the Document is released under this License.
757 The "Cover Texts" are certain short passages of text that are listed,
758 as Front-Cover Texts or Back-Cover Texts, in the notice that says that
759 the Document is released under this License.
761 A "Transparent" copy of the Document means a machine-readable copy,
762 represented in a format whose specification is available to the
763 general public, whose contents can be viewed and edited directly and
764 straightforwardly with generic text editors or (for images composed of
765 pixels) generic paint programs or (for drawings) some widely available
766 drawing editor, and that is suitable for input to text formatters or
767 for automatic translation to a variety of formats suitable for input
768 to text formatters.  A copy made in an otherwise Transparent file
769 format whose markup has been designed to thwart or discourage
770 subsequent modification by readers is not Transparent.  A copy that is
771 not "Transparent" is called "Opaque".
773 Examples of suitable formats for Transparent copies include plain
774 ASCII without markup, Texinfo input format, LaTeX input format, SGML
775 or XML using a publicly available DTD, and standard-conforming simple
776 HTML designed for human modification.  Opaque formats include
777 PostScript, PDF, proprietary formats that can be read and edited only
778 by proprietary word processors, SGML or XML for which the DTD and/or
779 processing tools are not generally available, and the
780 machine-generated HTML produced by some word processors for output
781 purposes only.
783 The "Title Page" means, for a printed book, the title page itself,
784 plus such following pages as are needed to hold, legibly, the material
785 this License requires to appear in the title page.  For works in
786 formats which do not have any title page as such, "Title Page" means
787 the text near the most prominent appearance of the work's title,
788 preceding the beginning of the body of the text.
791 2. VERBATIM COPYING
793 You may copy and distribute the Document in any medium, either
794 commercially or noncommercially, provided that this License, the
795 copyright notices, and the license notice saying this License applies
796 to the Document are reproduced in all copies, and that you add no other
797 conditions whatsoever to those of this License.  You may not use
798 technical measures to obstruct or control the reading or further
799 copying of the copies you make or distribute.  However, you may accept
800 compensation in exchange for copies.  If you distribute a large enough
801 number of copies you must also follow the conditions in section 3.
803 You may also lend copies, under the same conditions stated above, and
804 you may publicly display copies.
807 3. COPYING IN QUANTITY
809 If you publish printed copies of the Document numbering more than 100,
810 and the Document's license notice requires Cover Texts, you must enclose
811 the copies in covers that carry, clearly and legibly, all these Cover
812 Texts: Front-Cover Texts on the front cover, and Back-Cover Texts on
813 the back cover.  Both covers must also clearly and legibly identify
814 you as the publisher of these copies.  The front cover must present
815 the full title with all words of the title equally prominent and
816 visible.  You may add other material on the covers in addition.
817 Copying with changes limited to the covers, as long as they preserve
818 the title of the Document and satisfy these conditions, can be treated
819 as verbatim copying in other respects.
821 If the required texts for either cover are too voluminous to fit
822 legibly, you should put the first ones listed (as many as fit
823 reasonably) on the actual cover, and continue the rest onto adjacent
824 pages.
826 If you publish or distribute Opaque copies of the Document numbering
827 more than 100, you must either include a machine-readable Transparent
828 copy along with each Opaque copy, or state in or with each Opaque copy
829 a publicly-accessible computer-network location containing a complete
830 Transparent copy of the Document, free of added material, which the
831 general network-using public has access to download anonymously at no
832 charge using public-standard network protocols.  If you use the latter
833 option, you must take reasonably prudent steps, when you begin
834 distribution of Opaque copies in quantity, to ensure that this
835 Transparent copy will remain thus accessible at the stated location
836 until at least one year after the last time you distribute an Opaque
837 copy (directly or through your agents or retailers) of that edition to
838 the public.
840 It is requested, but not required, that you contact the authors of the
841 Document well before redistributing any large number of copies, to give
842 them a chance to provide you with an updated version of the Document.
845 4. MODIFICATIONS
847 You may copy and distribute a Modified Version of the Document under
848 the conditions of sections 2 and 3 above, provided that you release
849 the Modified Version under precisely this License, with the Modified
850 Version filling the role of the Document, thus licensing distribution
851 and modification of the Modified Version to whoever possesses a copy
852 of it.  In addition, you must do these things in the Modified Version:
854 A. Use in the Title Page (and on the covers, if any) a title distinct
855    from that of the Document, and from those of previous versions
856    (which should, if there were any, be listed in the History section
857    of the Document).  You may use the same title as a previous version
858    if the original publisher of that version gives permission.
859 B. List on the Title Page, as authors, one or more persons or entities
860    responsible for authorship of the modifications in the Modified
861    Version, together with at least five of the principal authors of the
862    Document (all of its principal authors, if it has less than five).
863 C. State on the Title page the name of the publisher of the
864    Modified Version, as the publisher.
865 D. Preserve all the copyright notices of the Document.
866 E. Add an appropriate copyright notice for your modifications
867    adjacent to the other copyright notices.
868 F. Include, immediately after the copyright notices, a license notice
869    giving the public permission to use the Modified Version under the
870    terms of this License, in the form shown in the Addendum below.
871 G. Preserve in that license notice the full lists of Invariant Sections
872    and required Cover Texts given in the Document's license notice.
873 H. Include an unaltered copy of this License.
874 I. Preserve the section entitled "History", and its title, and add to
875    it an item stating at least the title, year, new authors, and
876    publisher of the Modified Version as given on the Title Page.  If
877    there is no section entitled "History" in the Document, create one
878    stating the title, year, authors, and publisher of the Document as
879    given on its Title Page, then add an item describing the Modified
880    Version as stated in the previous sentence.
881 J. Preserve the network location, if any, given in the Document for
882    public access to a Transparent copy of the Document, and likewise
883    the network locations given in the Document for previous versions
884    it was based on.  These may be placed in the "History" section.
885    You may omit a network location for a work that was published at
886    least four years before the Document itself, or if the original
887    publisher of the version it refers to gives permission.
888 K. In any section entitled "Acknowledgements" or "Dedications",
889    preserve the section's title, and preserve in the section all the
890    substance and tone of each of the contributor acknowledgements
891    and/or dedications given therein.
892 L. Preserve all the Invariant Sections of the Document,
893    unaltered in their text and in their titles.  Section numbers
894    or the equivalent are not considered part of the section titles.
895 M. Delete any section entitled "Endorsements".  Such a section
896    may not be included in the Modified Version.
897 N. Do not retitle any existing section as "Endorsements"
898    or to conflict in title with any Invariant Section.
900 If the Modified Version includes new front-matter sections or
901 appendices that qualify as Secondary Sections and contain no material
902 copied from the Document, you may at your option designate some or all
903 of these sections as invariant.  To do this, add their titles to the
904 list of Invariant Sections in the Modified Version's license notice.
905 These titles must be distinct from any other section titles.
907 You may add a section entitled "Endorsements", provided it contains
908 nothing but endorsements of your Modified Version by various
909 parties--for example, statements of peer review or that the text has
910 been approved by an organization as the authoritative definition of a
911 standard.
913 You may add a passage of up to five words as a Front-Cover Text, and a
914 passage of up to 25 words as a Back-Cover Text, to the end of the list
915 of Cover Texts in the Modified Version.  Only one passage of
916 Front-Cover Text and one of Back-Cover Text may be added by (or
917 through arrangements made by) any one entity.  If the Document already
918 includes a cover text for the same cover, previously added by you or
919 by arrangement made by the same entity you are acting on behalf of,
920 you may not add another; but you may replace the old one, on explicit
921 permission from the previous publisher that added the old one.
923 The author(s) and publisher(s) of the Document do not by this License
924 give permission to use their names for publicity for or to assert or
925 imply endorsement of any Modified Version.
928 5. COMBINING DOCUMENTS
930 You may combine the Document with other documents released under this
931 License, under the terms defined in section 4 above for modified
932 versions, provided that you include in the combination all of the
933 Invariant Sections of all of the original documents, unmodified, and
934 list them all as Invariant Sections of your combined work in its
935 license notice.
937 The combined work need only contain one copy of this License, and
938 multiple identical Invariant Sections may be replaced with a single
939 copy.  If there are multiple Invariant Sections with the same name but
940 different contents, make the title of each such section unique by
941 adding at the end of it, in parentheses, the name of the original
942 author or publisher of that section if known, or else a unique number.
943 Make the same adjustment to the section titles in the list of
944 Invariant Sections in the license notice of the combined work.
946 In the combination, you must combine any sections entitled "History"
947 in the various original documents, forming one section entitled
948 "History"; likewise combine any sections entitled "Acknowledgements",
949 and any sections entitled "Dedications".  You must delete all sections
950 entitled "Endorsements."
953 6. COLLECTIONS OF DOCUMENTS
955 You may make a collection consisting of the Document and other documents
956 released under this License, and replace the individual copies of this
957 License in the various documents with a single copy that is included in
958 the collection, provided that you follow the rules of this License for
959 verbatim copying of each of the documents in all other respects.
961 You may extract a single document from such a collection, and distribute
962 it individually under this License, provided you insert a copy of this
963 License into the extracted document, and follow this License in all
964 other respects regarding verbatim copying of that document.
967 7. AGGREGATION WITH INDEPENDENT WORKS
969 A compilation of the Document or its derivatives with other separate
970 and independent documents or works, in or on a volume of a storage or
971 distribution medium, does not as a whole count as a Modified Version
972 of the Document, provided no compilation copyright is claimed for the
973 compilation.  Such a compilation is called an "aggregate", and this
974 License does not apply to the other self-contained works thus compiled
975 with the Document, on account of their being thus compiled, if they
976 are not themselves derivative works of the Document.
978 If the Cover Text requirement of section 3 is applicable to these
979 copies of the Document, then if the Document is less than one quarter
980 of the entire aggregate, the Document's Cover Texts may be placed on
981 covers that surround only the Document within the aggregate.
982 Otherwise they must appear on covers around the whole aggregate.
985 8. TRANSLATION
987 Translation is considered a kind of modification, so you may
988 distribute translations of the Document under the terms of section 4.
989 Replacing Invariant Sections with translations requires special
990 permission from their copyright holders, but you may include
991 translations of some or all Invariant Sections in addition to the
992 original versions of these Invariant Sections.  You may include a
993 translation of this License provided that you also include the
994 original English version of this License.  In case of a disagreement
995 between the translation and the original English version of this
996 License, the original English version will prevail.
999 9. TERMINATION
1001 You may not copy, modify, sublicense, or distribute the Document except
1002 as expressly provided for under this License.  Any other attempt to
1003 copy, modify, sublicense or distribute the Document is void, and will
1004 automatically terminate your rights under this License.  However,
1005 parties who have received copies, or rights, from you under this
1006 License will not have their licenses terminated so long as such
1007 parties remain in full compliance.
1010 10. FUTURE REVISIONS OF THIS LICENSE
1012 The Free Software Foundation may publish new, revised versions
1013 of the GNU Free Documentation License from time to time.  Such new
1014 versions will be similar in spirit to the present version, but may
1015 differ in detail to address new problems or concerns.  See
1016 http://www.gnu.org/copyleft/.
1018 Each version of the License is given a distinguishing version number.
1019 If the Document specifies that a particular numbered version of this
1020 License "or any later version" applies to it, you have the option of
1021 following the terms and conditions either of that specified version or
1022 of any later version that has been published (not as a draft) by the
1023 Free Software Foundation.  If the Document does not specify a version
1024 number of this License, you may choose any version ever published (not
1025 as a draft) by the Free Software Foundation.
1028 ADDENDUM: How to use this License for your documents
1030 To use this License in a document you have written, include a copy of
1031 the License in the document and put the following copyright and
1032 license notices just after the title page:
1034 @smallexample
1035     Copyright (c)  YEAR  YOUR NAME.
1036     Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
1037     under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1
1038     or any later version published by the Free Software Foundation;
1039     with the Invariant Sections being LIST THEIR TITLES, with the
1040     Front-Cover Texts being LIST, and with the Back-Cover Texts being LIST.
1041     A copy of the license is included in the section entitled "GNU
1042     Free Documentation License".
1043 @end smallexample
1045 If you have no Invariant Sections, write "with no Invariant Sections"
1046 instead of saying which ones are invariant.  If you have no
1047 Front-Cover Texts, write "no Front-Cover Texts" instead of
1048 "Front-Cover Texts being LIST"; likewise for Back-Cover Texts.
1050 If your document contains nontrivial examples of program code, we
1051 recommend releasing these examples in parallel under your choice of
1052 free software license, such as the GNU General Public License,
1053 to permit their use in free software.
1055 @contents
1056 @bye