Dynamische Adaption in heterogenen verteilten eingebetteten ...

4 Basisschicht eines Verwalters
mehrere Strings enthalten, so kann der Compiler sie alle mithilfe des Sektionssymbols und einem
entsprechenden Versatz ansprechen und spart so die Erzeugung von zusätzlichen Symbolen. Diese
Optimierung ist möglich, da die angesprochene Datenstruktur nur innerhalb der Datei verwendet
werden kann. Der Compiler kann alle Verweise innerhalb einer Übersetzungseinheit mit beliebigen
Symbolen darstellen, solange durch den Linker die richtige Position eingefügt wird. Für Daten und
Funktionen, die über keinen anderen Weg angesprochen werden können, muss er keine zusätzlichen
Symbole erzeugen. Das gilt somit nicht nur für die implizit angelegten Daten wie beispielsweise
Zeichenketten, die der Compiler automatisch verwaltet, sondern auch für private (static) benutzerdefinierte
Datenstrukturen und Funktionen, die nicht von anderen Übersetzungseinheiten erreichbar
sind. Abbildung 4.7 zeigt ein einfaches Beispiel mit zwei privaten Funktionen. Beide werden mithilfe
des Sektionssysmbols angesprungen. Die Auftrennung in verschiedene Module wird dabei auf zwei
Arten erschwert:
1. Der Compiler erzeugt keine expliziten Symbole für private Elemente. Dadurch ist das Auffinden
der Modulgrenzen, also dem Ende einer Funktion oder Datenstruktur, nicht mehr ohne
zusätzliche Informationen möglich. Als zusätzliche Informationsquelle eignen sich hier Debuginformationen.
Sie enthalten üblicherweise die benötigten Daten. Oft reicht auch das Übersetzen
mit Debuginformationen aus, da der Compiler dann die gewünschten Symbole erzeugt, um die
Fehlersuche zu vereinfachen.
2. Wenn es gelingt, die Binärdaten in einzelne Elemente zu untergliedern, müssen noch die Abhängigkeiten
der potenziellen Module extrahiert werden. Viele Relokationen zeigen jedoch auf
dasselbe Symbol. Es muss daher der Versatz ermittelt werden, um anschließend das Zielmodul
zu bestimmen.
Das ELF-Format sieht zwei Arten vor, Relokationen zu spezifizieren. Bei der einen Art enthält
eine Relokation neben dem Zielsymbol zusätzlich einen Versatz. Bei der anderen Art kann
kein Versatz mit angegeben werden. Welche Art verwendet wird, kann prinzipiell der Compiler
bestimmen, es haben sich jedoch architekturspezifische Standards etabliert 2 .
Bei der ersten Art ist die Bestimmung der genauen Zielposition architekturunabhängig möglich,
da der Versatz in standardisierten ELF-Datenstrukturen angegeben ist. Bei der zweiten Art ist
zwar kein Versatz in den ELF-Datenstrukturen angegeben, dennoch kann mit einem Versatz
gearbeitet werden. Dazu sind für einige Architekturen Relokationstypen definiert, bei denen
die Zieladresse zu dem Wert an der Wirkungsposition addiert wird. Auf diese Art und Weise
kann der Compiler auch hier ein Symbol für mehrere Ziele einsetzen. Um die exakte Zieladresse
einer Relokation zu ermitteln und damit das entsprechende Zielmodul zu bestimmen, müssen die
architekturspezifischen Relokationstypen bekannt sein und analysiert werden.
Compiler-Optimierung 2: direkte relative Sprünge
Eine zweite Optimierung betrifft die Verwendung von Sprungbefehlen. Viele Architekturen unterstützen
zwei Arten von Sprungzielen. Entweder eine absolute Position, also die absolute Zieladresse, oder eine
relative Position, hierbei handelt es sich meistens um eine positive oder negative Anzahl von Bytes, um
die der aktuelle Befehlszähler verändert wird. Relative Sprünge benötigen oft weniger Platz, da häufig
der Bereich, der angesprungen werden kann, eingeschränkt ist.
Compiler, die möglichst kleinen Code erzeugen, werden daher relative Sprünge einsetzen, wenn dies
möglich ist. Innerhalb einer Sektion ist das auch häufig der Fall, da die Abstände oft klein genug sind.
2 Der GCC für Intel x86 Plattformen verwendet Relokationen ohne explizit spezifizierten Versatz. Der GCC für Renesas H8
oder Atmel AVR 8 Mikrocontroller erzeugt Relokationen mit Angaben zu einem möglichen Versatz.
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