第三章 链接脚本与内存布局
说实话，很多嵌入式开发者写了几年代码，对链接脚本还是一知半解。我刚开始做嵌入式那会儿也是这样——编译器帮我搞定了，我干嘛要管它？直到有一次，我的程序在SRAM里跑得好好的，移植到Flash就不行了，折腾了两天才发现是链接脚本里地址配错了。嗯，从那以后，我再也不敢小看这个.ld文件了。
链接脚本到底在干什么？
说白了，链接脚本就是一张地图。它告诉链接器：你的代码该放哪儿，数据该放哪儿，堆栈又该在哪儿。没有这张地图，编译器就只能按默认规则来，这在简单项目里还行，一旦涉及到Bootloader、应用程序分区、或者内存紧张的情况，你就得亲自上手了。
我个人习惯把链接脚本看作「内存的分配方案」。你想想看，MCU的内存空间就那么大，Flash和SRAM各占一块，怎么划分给代码段、数据段、BSS段、堆和栈，全由链接脚本说了算。
内存分区：代码段、数据段、BSS段、堆栈
先快速过一下这几个概念，后面写脚本时你会反复用到它们。
| 段名称 | 存储位置 | 内容 |
|---|---|---|
| .text（代码段） | Flash（只读） | 程序指令、常量字符串 |
| .rodata（只读数据段） | Flash（只读） | const修饰的全局变量 |
| .data（数据段） | Flash存储，运行时拷贝到SRAM | 已初始化的全局/静态变量 |
| .bss（BSS段） | SRAM（运行时清零） | 未初始化或初始化为0的全局/静态变量 |
| 堆（Heap） | SRAM | 动态分配（malloc） |
| 栈（Stack） | SRAM | 局部变量、函数调用 |
这里有个关键点：.data段为什么要在Flash和SRAM各存一份？因为MCU上电时SRAM里的数据是随机的，必须从Flash把初始值拷贝过去。这个拷贝动作，通常由启动文件（startup.s）里的代码完成。我在项目中遇到过有人忘了实现这个拷贝，结果全局变量全是乱的，查了一整天。
核心要点：BSS段在运行时必须清零，.data段必须从Flash拷贝到SRAM。这两个动作缺一不可，否则程序行为不可预测。
如何自定义链接脚本？
好，现在我们来动手写一个。以STM32为例，假设芯片有512KB Flash（起始0x08000000）和128KB SRAM（起始0x20000000）。
/* memory.ld - 自定义链接脚本示例 */
MEMORY
{
FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 512K
SRAM (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
}
SECTIONS
{
/* 代码段：放在Flash */
.text :
{
*(.isr_vector) /* 中断向量表 */
*(.text*) /* 程序代码 */
*(.rodata*) /* 只读数据 */
_etext = .; /* 代码段结束地址 */
} > FLASH
/* 数据段：Flash存储初始值，运行时在SRAM */
.data : AT (ADDR(.text) + SIZEOF(.text))
{
_sdata = .; /* 数据段起始地址 */
*(.data*)
_edata = .; /* 数据段结束地址 */
} > SRAM
/* BSS段：运行时清零 */
.bss :
{
_sbss = .; /* BSS段起始地址 */
*(.bss*)
*(COMMON)
_ebss = .; /* BSS段结束地址 */
} > SRAM
/* 堆和栈 */
.heap (NOLOAD) :
{
. = ALIGN(8);
_heap_start = .;
. = . + 0x4000; /* 16KB堆 */
_heap_end = .;
} > SRAM
.stack (NOLOAD) :
{
. = ALIGN(8);
_stack_top = .;
. = . + 0x1000; /* 4KB栈 */
_stack_bottom = .;
} > SRAM
}
这段脚本里，我用了几个符号变量：_etext、_sdata、_edata、_sbss、_ebss。这些符号在启动文件里会被引用，用来实现数据拷贝和BSS清零。我曾经见过有人把符号名拼写错了，结果链接时报未定义错误，找了半天才发现是少了个下划线。
小技巧：链接脚本里的符号变量，在C代码里可以用extern声明后直接取地址。比如：extern uint32_t _sdata;，然后&_sdata就是数据段的起始地址。
避坑指南：我踩过的几个坑
写链接脚本时，有几个地方特别容易出问题。我一个个说。
- 地址对齐问题：ARM Cortex-M要求中断向量表必须4字节对齐，有些MCU甚至要求512字节对齐。我遇到过因为没对齐，上电后直接跑飞的情况。
- Flash和SRAM地址写反：这个错误很蠢，但我确实犯过。把代码段放到了SRAM里，结果程序下载进去一运行就死机——因为SRAM掉电不保存。
- 堆栈大小设置不合理：默认的堆栈大小往往偏大或偏小。我建议先设大一点（比如栈8KB、堆16KB），跑起来后用
__heap_limit和栈填充模式检查实际使用量，再调整。 - NOLOAD关键字忘记加：堆和栈不需要在镜像文件中占用空间，必须加上
(NOLOAD)，否则生成的.bin文件会包含一堆无意义的零。
警告：千万不要在链接脚本里把不同段的地址范围重叠！比如代码段占用了0x08000000~0x08010000，数据段又映射到同一片Flash区域。链接器不会报错，但运行时数据会被代码覆盖，后果很严重。
实际项目中的应用
在我做的一个Bootloader项目中，需要把Flash分成三块：Bootloader区（64KB）、应用程序区（384KB）、参数存储区（64KB）。链接脚本就得分别写两个——一个给Bootloader用，一个给应用程序用。
Bootloader的链接脚本只包含Bootloader区的地址范围，应用程序的链接脚本则从0x08010000开始。这样两个固件互不干扰，各自独立编译、独立下载。
/* 应用程序的链接脚本片段 */
MEMORY
{
FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08010000, LENGTH = 384K
SRAM (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
}
你看，只是改了个起始地址，整个应用程序就乖乖地跑在Bootloader后面了。这就是链接脚本的威力——它决定了你的程序在内存里的「住址」。
总结一下
链接脚本不是那种天天要碰的东西，但一旦需要，它就是关键中的关键。我个人建议每个嵌入式开发者都亲手写一遍链接脚本，哪怕只是改改地址和大小。只有亲手踩过坑，才能真正理解内存布局是怎么回事。
下一章我们会讲启动文件的编写，到时候你会看到链接脚本里定义的符号是怎么被C代码和汇编代码使用的。嗯，那才是真正把整个流程串起来的时候。