如何在GNU链接器脚本中获取C符号大小，实现堆与变量的地址布局

需求 #

在APPL_STATE内存段中同时放置：

• 可变长度堆（位于低地址，可向高地址扩展）
• 全局变量foo（位于高地址）
  要求无需硬编码foo的大小，由链接器自动计算空间。

原实现（堆在高地址） #

原脚本将全局变量放在低地址，堆占据剩余高地址空间：

MEMORY {
    APPL_STATE  (rwx): ORIGIN = 0x002B8000, LENGTH = 0x00030000 /* 192kb */
}

SECTIONS
{
    .shared_state (NOLOAD) : ALIGN(16) {
        *(SORT_BY_ALIGNMENT(.shared_state*))
        shared_state_heap_start = .;
        shared_state_heap_end = ORIGIN(APPL_STATE) + LENGTH(APPL_STATE);
    } >APPL_STATE
}

正确实现（堆在低地址） #

通过反向定位的方式，先为全局变量预留高地址空间，再确定堆的范围，无需硬编码变量大小：

方案1：先标记堆起始，再放置全局变量 #

MEMORY {
    APPL_STATE  (rwx): ORIGIN = 0x002B8000, LENGTH = 0x00030000 /* 192kb */
}

SECTIONS
{
    .shared_state (NOLOAD) : ALIGN(16) {
        // 堆的起始地址 = 段的起始（低地址）
        shared_state_heap_start = .;

        // 跳转到内存段末尾，反向对齐以满足变量的16字节对齐要求
        . = ORIGIN(APPL_STATE) + LENGTH(APPL_STATE);
        . = ALIGN(16, DOWN);

        // 放置全局变量foo所在的段（KEEP避免被链接器优化）
        KEEP(*(SORT_BY_ALIGNMENT(.shared_state*)));

        // 堆的结束地址 = 全局变量的起始地址
        shared_state_heap_end = .;
    } >APPL_STATE
}

方案2：先确定全局变量位置，再计算堆范围 #

MEMORY {
    APPL_STATE  (rwx): ORIGIN = 0x002B8000, LENGTH = 0x00030000 /* 192kb */
}

SECTIONS
{
    .shared_state (NOLOAD) : ALIGN(16) {
        // 跳转到内存段末尾，反向对齐
        . = ORIGIN(APPL_STATE) + LENGTH(APPL_STATE);
        . = ALIGN(16, DOWN);

        // 记录全局变量的起始地址
        foo_segment_start = .;
        // 放置全局变量段
        KEEP(*(SORT_BY_ALIGNMENT(.shared_state*)));

        // 堆的范围：从段起始到全局变量起始
        shared_state_heap_start = ORIGIN(APPL_STATE);
        shared_state_heap_end = foo_segment_start;
    } >APPL_STATE
}

核心逻辑 #

• 利用ALIGN(16, DOWN)从内存段末尾反向对齐，确保全局变量的地址符合对齐要求
• 依赖链接器自动计算.shared_state*段的大小，无需手动指定foo的长度
• KEEP关键字确保全局变量段不会被链接器优化丢弃

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Allan