オブジェクトファイルを自分の手でリンクして実行ファイルにしたい。（リンカを使わないで行いたいです。）
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PCのCPUのアセンブリ言語もCPUに対してだいたいが一対一で対応しているため一つのアセンブリプログラムをアセンブラするならばリンカが必要ないと、参考書やネットなどで調べてわかりました。（高級言語を使う際はリンカがあったほうが便利ですが。）
＜行いたいこと＞
しかし(Linux上などで)複数のアセンブリプログラムを一つにする場合にはリンカは必要のようで、リンカのように複数のアセンブリプログラムを手作業で一つにまとめて見たいと考えています。
手作業で一つにまとめるとしたら、どの様にアセンブリプログラムを一つにまとめるのでしょうか？
調べたうちの方法の一つとしてハンドアセンブルというものがリンカの代わり？になるとも書いてありました。
できるならばマイコンなどのアセンブリ言語から始めたいと思っています。AVRなど。
いずれはLinuxをいれたPCで行いたいと思っています。
＜達成目標＞
私はリンカを使わないでアセンブリプログラムを一つにする方法が知りたいです！
どうかよろしくお願いします。
膨大なアセンブリプログラムをリンカを使わずに一つにするのに何か月何年かかっても構いません。
＜編集＞
解答して頂いた皆様どうもありがとうございます。
補足させていただきます。
OSはLinuxで想定しています。また本の一説なのかわかりませんがリンカがなかった昔の時代、自分でハンドアセンブルをしてオブジェクトファイルをリンクして実行ファイルを出力していたと書いてありました。（昔なので今のような64bitではなく、8bitなどのマイコンだと思います）
しかし、使っているPCのCPUは複雑すぎてハンドアセンブルするには不向きです。データシートがあったとしても初心者の私には無謀だし、無理です。なのでAVR、（Linuxを搭載した）ラズパイなどでハンドアセンブリを行いリンカの仕事を私の手でやってみます。
もしかしたら、AVR、（Linuxを搭載した）でハンドアセンブルが慣れればPCのCPUでもハンドアセンブルできるようになるかもしれませんがまだまだ先の話です。
＜編集２＞
確かに、アセンブラがあるのに、ハンドアセンブルでリンクする必要はないかもしれませんが、機械語(に直されたアセンブリ命令)をどうやって機械語で書いてあるオブジェクトファイルに使って実行ファイルにしたのか凄くきになるのです。
AVRマイコンにしても（Linuxを搭載した）ラズパイにしても、
機械語で書かれたオブジェクトファイルにハンドアセンブルして得た機械語を付け加えることで実行ファイルにしたのか、気になって仕方がありません
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+6
こんにちは。
CPUに対してだいたいが一対一で対応しているため一つのアセンブリプログラムをアセンブラするならばリンカが必要ないと、参考書やネットなどで調べてわかりました。
アセンブルするのにリンカは不要です。実行可能形式へ変換するためにリンカが必要です。
もし、実行できるようにしたいのであれば、例え１つのアセンブリプログラムといえどもリンカ無しは現実的ではありません。
実行できるようにするわけでないなら、アーカイバを使って静的リンク・ライブラリに纏めることは可能です。
膨大なアセンブリプログラムをリンカを使わずに一つにするのに何か月何年かかっても構いません。
バイナリ・エディタを使って手で実行可能形式を作ることは不可能ではないと思います。実行可能形式のフォーマットの調査から始める場合は"Hello, world!"さえ１ヶ月くらい掛かるかも？
もし、これをされたいのであれば、実行可能形式のフォーマットが記載されているサイトや本について質問されたほうが良いと思います。対象OSを限定しないと回答は得られにくいと思います。
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+4
こんにちは。
元の回答のコメント・ツリーが長くなったことと、編集された質問への回答で回答内容が異なりますので、別途回答します。
リンカがなかった昔の時代、自分でハンドアセンブルをしてオブジェクトファイルをリンクして実行ファイルを出力していたと書いてありました。
ハンドアセンブルしていた時代は、オブジェクト・ファイルや実行ファイルなどは存在しないと思います。紙テープなどが良く使われていた頃と思います。
ハンドアセンブルの結果は、紙に手書きしたり、紙テープにパンチしたりです。
上記リンクは普通の紙に（恐らく）手書きしたブートローダをトグルスイッチでパチパチと入力した後、紙テープに記録されていたBasicインタプリタをロードして起動している動画です。
AVR、（Linuxを搭載した）
私がAVRを触っていた頃よりかなり進歩しているのでもしかするとあるかも知れませんが、基本的にAVRはlinuxを搭載できるようなCPUではありません。
また、ハンドアセンブルして実行可能形式を作るようなローレベルなことを行う場合は OSは無いほうがよいです。
OSの各種の約束事を学習するだけでも大変です。それらを学習する前にまずはOS上で「普通」のC言語プログラムを開発するスキルは必須です。
そして、OSのメモリ管理などの概念も把握しておかないと理解できませんので、OS配下の実行可能形式のフォーマットを理解するにはそれなりに膨大な時間がかかります。
OS配下のリンカは実行可能形式への変換を自動的に行ってくれますが、それを手でやるためには上記の理解が必要になります。
ハンドアセンブルでリンク
アセンブルとリンクは全く別の作業です。「ハンドアセンブルでリンクする」は「自転車をこいで海を渡る」という文と同じように間違った文です。単なるタイプミスなら良いのですが、複数回このような記述をされているので、アセンブルとリンクの役割を理解されていないと思います。仕組みを把握する前に役割を理解しないと無理があると思います。
機械語(に直されたアセンブリ命令)をどうやって機械語で書いてあるオブジェクトファイルに使って実行ファイルにしたのか凄くきになるのです。
意訳すると「アセンブリ言語で書かれたソース・ファイルから実行可能形式ファイルが作られるまでの過程が凄く気になるのです」でしょうか？
もし、YESの場合、AVRでは微妙にイメージが異なるかもしれません（クロス開発になる）が、単純ですから学習に向いており、かつ、情報も多く価格も安いので進めやすいと思います。
なお、この方向性はどちらかというと組み込み系のプログラムに有用です。
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+4
こんにちは。
これまでの質問を含め、注視させてもらっていました。
今回の質問も収束するかと思ったのですが、質問の補足が追加されてどうもまだまだ閉じられる様子がなかったので。これまで有益な回答が多々されていたところに今更感もあり、瑣末で恐縮ですが、いち回答として受け留めてもらえれば、と。
最初に余計なことですがひとこと書かせてください。もとの回答から新たに発した質問に対する回答をコメント欄で求めるのはお止めになった方がよろしいかと思います。回答者様の多大な負担になります。
本題ですが、マイコンを取ってみてもその種類により、実際にはリンク作業はそのCPUボードのハードウェア構成やメモリマップによってアドレスが変わりますし、例えばジャンプ命令ひとつ取っても絶対／相対アドレッシングについてリンク過程で再計算が行われ、最終的な実行形式ファイルに書き込まれます。
それらを手動でリンクできたとしてもそれをどうCPUボードに載せて実行すると思いますか。PCではなく、組み込みのワンチップマイコンやCPUボードではインテルHEXフォーマットやモトローラSレコードと呼ばれるテキスト形式のファイルにして、CPUボードに転送して書き込んだりします。プログラムはCPUがリセットされて所定のアドレスから自動的に実行されるのに依存して動作します。AVRが載っているボードとしてはArduinoが有名ですが、これとてビルド（コンパイル〜リンク）して出来たイメージをArduinoへシリアル通信で転送して書き込みます。
PCで動くLinuxやWindowsなどのOSでは、ハードディスク等の外部記憶装置に保存されたファイルを読み出し、ファイルに付いているヘッダー情報をもとにOSが実行形式を特定して適切にメモリにロードし、必要ならアドレス情報を書き換えてそのプログラムを実行します。実行ファイルの形式についてはLinuxではELF、WindowsではPE（COFF)がありますので興味があればご自分で調べてみてください。
要はOSやハードウェアが違えば「リンク」や「ロード」して「実行」すると言う基本的な仕組み／概念が同じでも、実現手段である実装で変わってくると言うことです。それがある為、これまで、回答者の皆さんが当質問への回答に苦慮されています。
そう言ったことを理解するには、前提としてこれまで他の回答者様が言われていたように基本的なことを勉強した上で実際に手を動かし、思ったように動かないならば何故動かないのかを自分で考えて、それでもどうしても分からなければこういったteratailのような質問サイトで尋ねるとのようなかたちになるかと思います。※teratailのキャッチコピー「15分調べても分からないことは、質問しよう！」には反しますがｗ
低レイヤーのものやOSの仕組みに興味がある私としては、carnage0216さんのやりたいことが理解できない訳ではないです。
でも、「膨大なアセンブリプログラムをリンカを使わずに一つにするのに何か月何年かかっても構いません。」と言う目標ひとつを挙げても、本当にやるのであれば極めてマニュアル的で、退屈なわりに神経と時間を使う作業になるのは容易に予想できます。不可能とは言わないまでも、到底お勧めできることではありません。他に優先して勉強した方が良いことがあるでしょう。
そうではなく、これまで勧められてきたような基本的なことを実際に手を動かして理解したあとでは、今の目標とやりたいことも恐らく変わってくると思いますよ。
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+2
家を建てたいです。
のこぎりの使い方を教えてください
と聞かれているようなｗ
別に、なにかをするというのはあなたの自由だけど、そのためになにかをするわけでなく、他人に質問丸投げってのはどーにかしたほうがいいんでない？
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+2
CPUが動く仕組みを知りたいのならこちらのシンプルなエミュレータでお試しください。
http://www.softantenna.com/wp/webservice/simple-8-bit-assembler-simulator/
http://schweigi.github.io/assembler-simulator/
現代的なシステムは難解過ぎます。
自分でリンクをするモチベーションがわかりません。
一般的には辞書を突き合わせる単純作業です。
リンカについてのいろいろな説明。
https://www.grapecity.com/tools/support/powernews/column/clang/003/page01.htm
http://sandragon.hatenablog.com/entry/2013/08/11/193936
http://p.booklog.jp/book/74354/page/1846900
https://プログラマが知るべき97のこと.com/エッセイ/リンカは魔法のプログラムではない/
http://sa.eei.eng.osaka-u.ac.jp/eeisa003/tani_prog/HOWTOprogC/compile.htm
http://chimolog.co/2017/06/bto-cpu-clock.html
CPUは凄まじい速度で単純処理をします。
Intel Core i7 7740X → 4.30 ～ 4.50Ghz
何か月何年かかっても構いません
大規模なリンクは何世代にも渡る大事業になるでしょう。
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+1
ざっくりいうとシンボル解決して、アドレスを割り付けるだけです。
手動でやるんだから割り付けるアドレスはマイコンのデータシートからメモリのレイアウト見て決めてください。レジスタしか使わないのであればこの作業は要りません。
とりあえず使うマイコンを決めてデータシート、あとはコンパイラとかリンカーのドキュメントを見てください。物によってはマイコンとは別に命令セットだけのドキュメントがあります。
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+1
アセンブラ次第でリンカを使わないで実行ファイルが得られる
・・・ことはありません・・・以下が理解できますか？
元のソース
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("Hello Word!\n");
return 0;
}
ーーーー
アセンブラソース（元のソースを-Sオプションで出力したもの）
.text
.file "tst.c"
.globl main # -- Begin function main
.p2align 4, 0x90
.type main,@function
main: # @main
.cfi_startproc
# BB#0:
pushq %rax
.cfi_def_cfa_offset 16
movl $.Lstr, %edi
callq puts
xorl %eax, %eax
popq %rcx
retq
.Lfunc_end0:
.size main, .Lfunc_end0-main
.cfi_endproc
# -- End function
.type .Lstr,@object # @str
.section .rodata.str1.1,"aMS",@progbits,1
.Lstr:
.asciz "Hello Word!"
.size .Lstr, 12
.ident "clang version 6.0.0 (trunk 319536)"
.section ".note.GNU-stack","",@progbits
ーーーー
実行ファイル（上のアセンブル結果をリンカを通すと以下の様になります）
00000000004003c0 <_init>:
4003c0: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp
4003c4: 48 8b 05 2d 0c 20 00 mov 0x200c2d(%rip),%rax # 600ff8 <_DYNAMIC+0x1d0>
4003cb: 48 85 c0 test %rax,%rax
4003ce: 74 05 je 4003d5 <_init+0x15>
4003d0: e8 3b 00 00 00 callq 400410 <__gmon_start__@plt>
4003d5: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp
4003d9: c3 retq
セクション .plt の逆アセンブル:
00000000004003e0 <puts@plt-0x10>:
4003e0: ff 35 22 0c 20 00 pushq 0x200c22(%rip) # 601008 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x8>
4003e6: ff 25 24 0c 20 00 jmpq *0x200c24(%rip) # 601010 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x10>
4003ec: 0f 1f 40 00 nopl 0x0(%rax)
00000000004003f0 <puts@plt>:
4003f0: ff 25 22 0c 20 00 jmpq *0x200c22(%rip) # 601018 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x18>
4003f6: 68 00 00 00 00 pushq $0x0
4003fb: e9 e0 ff ff ff jmpq 4003e0 <_init+0x20>
0000000000400400 <__libc_start_main@plt>:
400400: ff 25 1a 0c 20 00 jmpq *0x200c1a(%rip) # 601020 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x20>
400406: 68 01 00 00 00 pushq $0x1
40040b: e9 d0 ff ff ff jmpq 4003e0 <_init+0x20>
0000000000400410 <__gmon_start__@plt>:
400410: ff 25 12 0c 20 00 jmpq *0x200c12(%rip) # 601028 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x28>
400416: 68 02 00 00 00 pushq $0x2
40041b: e9 c0 ff ff ff jmpq 4003e0 <_init+0x20>
セクション .text の逆アセンブル:
0000000000400420 <set_fast_math>:
400420: 0f ae 5c 24 fc stmxcsr -0x4(%rsp)
400425: 81 4c 24 fc 40 80 00 orl $0x8040,-0x4(%rsp)
40042c: 00
40042d: 0f ae 54 24 fc ldmxcsr -0x4(%rsp)
400432: c3 retq
0000000000400433 <_start>:
400433: 31 ed xor %ebp,%ebp
400435: 49 89 d1 mov %rdx,%r9
400438: 5e pop %rsi
400439: 48 89 e2 mov %rsp,%rdx
40043c: 48 83 e4 f0 and $0xfffffffffffffff0,%rsp
400440: 50 push %rax
400441: 54 push %rsp
400442: 49 c7 c0 a0 05 40 00 mov $0x4005a0,%r8
400449: 48 c7 c1 30 05 40 00 mov $0x400530,%rcx
400450: 48 c7 c7 20 05 40 00 mov $0x400520,%rdi
400457: e8 a4 ff ff ff callq 400400 <__libc_start_main@plt>
40045c: f4 hlt
40045d: 0f 1f 00 nopl (%rax)
0000000000400460 <deregister_tm_clones>:
400460: b8 3f 10 60 00 mov $0x60103f,%eax
400465: 55 push %rbp
400466: 48 2d 38 10 60 00 sub $0x601038,%rax
40046c: 48 83 f8 0e cmp $0xe,%rax
400470: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
400473: 77 02 ja 400477 <deregister_tm_clones+0x17>
400475: 5d pop %rbp
400476: c3 retq
400477: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
40047c: 48 85 c0 test %rax,%rax
40047f: 74 f4 je 400475 <deregister_tm_clones+0x15>
400481: 5d pop %rbp
400482: bf 38 10 60 00 mov $0x601038,%edi
400487: ff e0 jmpq *%rax
400489: 0f 1f 80 00 00 00 00 nopl 0x0(%rax)
0000000000400490 <register_tm_clones>:
400490: b8 38 10 60 00 mov $0x601038,%eax
400495: 55 push %rbp
400496: 48 2d 38 10 60 00 sub $0x601038,%rax
40049c: 48 c1 f8 03 sar $0x3,%rax
4004a0: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
4004a3: 48 89 c2 mov %rax,%rdx
4004a6: 48 c1 ea 3f shr $0x3f,%rdx
4004aa: 48 01 d0 add %rdx,%rax
4004ad: 48 d1 f8 sar %rax
4004b0: 75 02 jne 4004b4 <register_tm_clones+0x24>
4004b2: 5d pop %rbp
4004b3: c3 retq
4004b4: ba 00 00 00 00 mov $0x0,%edx
4004b9: 48 85 d2 test %rdx,%rdx
4004bc: 74 f4 je 4004b2 <register_tm_clones+0x22>
4004be: 5d pop %rbp
4004bf: 48 89 c6 mov %rax,%rsi
4004c2: bf 38 10 60 00 mov $0x601038,%edi
4004c7: ff e2 jmpq *%rdx
4004c9: 0f 1f 80 00 00 00 00 nopl 0x0(%rax)
00000000004004d0 <__do_global_dtors_aux>:
4004d0: 80 3d 5d 0b 20 00 00 cmpb $0x0,0x200b5d(%rip) # 601034 <_edata>
4004d7: 75 11 jne 4004ea <__do_global_dtors_aux+0x1a>
4004d9: 55 push %rbp
4004da: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
4004dd: e8 7e ff ff ff callq 400460 <deregister_tm_clones>
4004e2: 5d pop %rbp
4004e3: c6 05 4a 0b 20 00 01 movb $0x1,0x200b4a(%rip) # 601034 <_edata>
4004ea: f3 c3 repz retq
4004ec: 0f 1f 40 00 nopl 0x0(%rax)
00000000004004f0 <frame_dummy>:
4004f0: 48 83 3d 28 09 20 00 cmpq $0x0,0x200928(%rip) # 600e20 <__JCR_END__>
4004f7: 00
4004f8: 74 1e je 400518 <frame_dummy+0x28>
4004fa: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
4004ff: 48 85 c0 test %rax,%rax
400502: 74 14 je 400518 <frame_dummy+0x28>
400504: 55 push %rbp
400505: bf 20 0e 60 00 mov $0x600e20,%edi
40050a: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
40050d: ff d0 callq *%rax
40050f: 5d pop %rbp
400510: e9 7b ff ff ff jmpq 400490 <register_tm_clones>
400515: 0f 1f 00 nopl (%rax)
400518: e9 73 ff ff ff jmpq 400490 <register_tm_clones>
40051d: 0f 1f 00 nopl (%rax)
0000000000400520 <main>:
400520: 50 push %rax
400521: bf c0 05 40 00 mov $0x4005c0,%edi
400526: e8 c5 fe ff ff callq 4003f0 <puts@plt>
40052b: 31 c0 xor %eax,%eax
40052d: 59 pop %rcx
40052e: c3 retq
40052f: 90 nop
0000000000400530 <__libc_csu_init>:
400530: 41 57 push %r15
400532: 41 89 ff mov %edi,%r15d
400535: 41 56 push %r14
400537: 49 89 f6 mov %rsi,%r14
40053a: 41 55 push %r13
40053c: 49 89 d5 mov %rdx,%r13
40053f: 41 54 push %r12
400541: 4c 8d 25 c0 08 20 00 lea 0x2008c0(%rip),%r12 # 600e08 <__frame_dummy_init_array_entry>
400548: 55 push %rbp
400549: 48 8d 2d c8 08 20 00 lea 0x2008c8(%rip),%rbp # 600e18 <__init_array_end>
400550: 53 push %rbx
400551: 4c 29 e5 sub %r12,%rbp
400554: 31 db xor %ebx,%ebx
400556: 48 c1 fd 03 sar $0x3,%rbp
40055a: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp
40055e: e8 5d fe ff ff callq 4003c0 <_init>
400563: 48 85 ed test %rbp,%rbp
400566: 74 1e je 400586 <__libc_csu_init+0x56>
400568: 0f 1f 84 00 00 00 00 nopl 0x0(%rax,%rax,1)
40056f: 00
400570: 4c 89 ea mov %r13,%rdx
400573: 4c 89 f6 mov %r14,%rsi
400576: 44 89 ff mov %r15d,%edi
400579: 41 ff 14 dc callq *(%r12,%rbx,8)
40057d: 48 83 c3 01 add $0x1,%rbx
400581: 48 39 eb cmp %rbp,%rbx
400584: 75 ea jne 400570 <__libc_csu_init+0x40>
400586: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp
40058a: 5b pop %rbx
40058b: 5d pop %rbp
40058c: 41 5c pop %r12
40058e: 41 5d pop %r13
400590: 41 5e pop %r14
400592: 41 5f pop %r15
400594: c3 retq
400595: 90 nop
400596: 66 2e 0f 1f 84 00 00 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)
40059d: 00 00 00
00000000004005a0 <__libc_csu_fini>:
4005a0: f3 c3 repz retq
セクション .fini の逆アセンブル:
00000000004005a4 <_fini>:
4005a4: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp
4005a8: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp
4005ac: c3 retq 投稿
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carnage0216
2018/03/16 22:48
申し訳ありません。丸投げしたつもりはないのですが、読み直してみると確かにソースコード愚か、実践的なことがないため丸投げ呼ばわりされても仕方ありません。どうか数時間かかりますが修正しますのでお待ちください。
carnage0216
2018/03/18 20:35
リンカなしに実行ファイルが得られる場合と得られない場合があるようです。今はアセンブリ言語の取得のために勉強に専念します。皆様どうもありがとうございました。