转-LMA和VMA

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一般体积LMA和VMA，多数情况下都是和ld，连接器有关。

在了解这两个名词的详细含义之前，有些基本知识和前提要说一下：

【基础知识】

1、从源代码到可执行的代码，一般要经过一下几个过程：

源代码编辑 -> 编译 -> 链接 ->装载 -> 执行

2、编译

简单的说就是用编译工具，将你的源码变成可以执行的二进制文件，即目标文件，当然只是对应某一种硬件平台，比如x86，arm

3、链接

就是将多个目标文件合并为一个目标文件，称作可执行文件。

4、每个目标文件都包含一连串的section，最常见，最基础的有：

.text: 代码段， 就是cpu要运行的指令代码

.data: 数据段， 程序中的一些数据，如初始化的全局变量，静态变量等都放在这个段里

.bss： 未初始化段，记录了程序里未初始化的全局变量，就相当于只记录对应的名字，留着程序运行前去初始化为0，所以此处不占用具体空间。打个比方，只记录人名，没有人站在这里，而对应的.text 和.data段，都是既有人名（函数或者变量名），又占用对应的地方（包含具体空间记录到底， 是什么指令代码和数据的数值是多少）

5、section一般分为loadable和allocatable

通俗点说就是：

loadable，可加载,就是，原来目标文件里面包含对应的代码或数据，所以，装载器要把这些内容，load 到对应的地址，以便程序可以运行；

allocatable， 可分配的，最简单理解就是上面的.bss段，那里记录了人名，到时候，你要给这些人名分配空间给你站的地方，对应着也就是变量所要的具体内存空间。

【前提】

程序已经编译好了，有了一个可执行的文件，即目标文件，二进制文件，才会有后面的把程序装载，运行的事情。

看完了基础知识和前提，再说我们此处的主题，才能更加清楚是怎么回事：

对于目标文件中的loadable或allocatable的section，其都有两个地址：VMA和LMA

【LMA 详解】

LMA（Load Memory Address）:内存装载地址

1、load， 装载

如果想要使你的程序(即由你的源码，通过编译器的编译，链接器的链接，形成的可执行文件)， 能做内存里面运行，那么肯定要涉及到一点，就是，把你的程序从常见的存储硬盘里面搬到内存里面，然后才有可能运行。而这里的装载就是这这个意思。就是把程序从硬盘里面装载到内存里。

对应的，放到内存的什么地方？就是LMA。详细点说，就是把其中的.text代码段，.data数据段等内容，搬到，也就是copy到内存的LMA地址处。

2、内存

程序运行的本质，就是cpu读取到指令，然后执行。

如果想要运行你的程序，首先，你应该把你对应的指令放到合适的位置，cpu才能读到，才能执行。此处合适的地方，有人想到，直接放到硬盘里，cpu过来读取，然后执行不就可以了嘛，还不用这么麻烦将（指令）代码搬来搬去的，多省事。但是实际上，系统就是这么“笨”地搬来搬去，原因在于，从硬盘上直接读取指令，速度比直接从内存要慢很多倍（一般pc上的内存是各种各样的RAM，如ddr，但此处统称为memory/内存），所以系统才会不嫌麻烦，把代码拷贝到内存里面去，然后从内存里面读取指令，再执行，这样速率会高很多。

所以简单的说就是，为了总体效率，对于普通系统，比如pc，程序的执行都是在memory，内存里面执行的。

故，用一句话总结就是：代码被装载到内存的某个地方，那个地方的地址，就是LMA

【VMA 详解】

VMA：Virtual Memory Address 虚拟内存地址

简单的说就是，你程序运行时所对应的地址。

此处所谓的虚拟，一般来说，指的是启用了MMU之后，才有了虚拟地址和实地址。此处，我们可以简单的理解为，就是内存的实际地址即可。

程序运行前，要把程序的内容，拷贝到对应的内存地址处，然后才能运行。

因此，一句话总结就是： 代码运行的时候，此时对应的地址，就是VMA

【在多数情况下，LMA和VMA是相等的】

这句话，说白了，可以（武断地）这么理解：

如果是普通pc电脑，也就是上面说的，大多数情况下，LMA和VMA是一样的，也就是，程序被加载到内存的什么地方，也就在什么地方运行。

程序被放到了ROM中，比如设置位只读的Nor Flash中，那么LMA的地址就是Nor Flash的地址。

随便举例为0x1000000，而程序要运行时的地址是内存地址，比如0x30000000，也就是VMA是0x30000000，这时候，就要我们自己保证，在程序运行之前，把自己的程序，从LMA = 0x10000000拷贝到VMA = 0x30000000 处，然后程序才可以正常运行。

有人会问，反正对应ROM来说，CPU也是可以直接从ROM里面读取代码，然后运行。为何还要前面提到的，弄个LMA和VMA不同，搬来搬去呢？因为ROM，顾名思义，是只读的，只能读取，不能写入。

而程序中的代码段，由于只是被读取，不涉及到修改写入，是没问题的。但是对于数据段和bss位初始化段来说，里面的所有的程序的变量，多数都是在运行的时候，不仅要读取，而且要被修改成新的值，然后写入新的值，所以，如果还是放到ROM里面，就没法修改写入。

而且，另一个原因是，cpu从ROM，比如常见的Nor Flash中读取代码的速度，要远远小于从RAM，比如常见的SDRAM中读取的速度，所以，才会牵涉到将代码烧写到ROM里面，然后代码的最开始，将此部分程序reaload，重载，也就是从此处的ROM的地址，即LMA，重新拷贝到SDRAM中去，也就是VMA的地方的地方，然后从那里运行。

【后记】

关于LMA和VMA

Linker，连接器的作用：

1、将LMA写到（可执行的）二进制文件里面去

2、解析符号。即，把不同的符号，根据符号表中的信息，转换成对应的地址。此处只涉及VMA，即程序运行时的地址。

Loader，装载器的作用：

1、从二进制文件中读出对应的段的信息，比如text，data，bss等段的信息

将内容拷贝到对应的LMA的地址处，所谓，装载（对应内容）到装载地址（LMA）

2、如果发现VMA ！= LMA， 即 程序运行时候的地址和刚刚把程序内容拷贝到的地址LMA不一样，那么就要把对应的内容，此处主要是data，数据段的内容，从刚刚装载到的位置，LMA处，拷贝到VMA处，这样，程序运行的时候，才能够在执行的时候，找到对应VMA处的变量，才能找到对应的值，程序才能正常运行。