Linux 内核 Kbuild 中的 ld 调用机制

链接

在 Linux 内核及其衍生项目（如 Jailhouse、Xen、U-Boot）中，链接（link）阶段并不是通过显式的 ld 命令完成的，而是由 Kbuild 构建系统通过一套高度抽象、模板化的机制来统一管理。

本文将围绕两个核心问题展开：

1. Kbuild 中的 ld 是在哪里、如何被调用的？
2. 在 Kbuild 体系下使用链接器脚本（.lds）时，有哪些容易踩坑的地方？

---

一、Kbuild 中并不存在"直接调用 ld 的函数"

在阅读某些 Makefile 时，我们可能会困惑于如下规则：

$(obj)/hypervisor.o: hypervisor.lds $(objs)
	$(call if_changed,ld)

问题是：

这里并没有看到 ld -T hypervisor.lds ...，那链接器到底是怎么被调用的？

答案是：

• Kbuild 中并不存在一个叫"ld"的函数
• ld 是一个 命令模板（command template）名 ，由 if_changed 间接展开

---

二、if_changed,ld 的真正入口在哪里？

if_changed 宏的定义

if_changed 系列宏定义在内核源码中，这里不深入：

scripts/Kbuild.include

其核心职责是：

• 判断命令行或依赖是否发生变化
• 只有在变化时才执行对应命令

---

ld 对应的命令模板在哪里？

真正定义 如何调用链接器 的地方在：

scripts/Makefile.lib

（不同内核版本略有差异，但结构一致）

概念化后的定义大致如下：

quiet_cmd_ld = LD      $@
cmd_ld = $(LD) $(LDFLAGS_$(@F)) $(LDFLAGS) \
         -o $@ $(real-prereqs)

关键点在这里：

• cmd_ld 才是真正的 ld 命令
• if_changed,ld 实际上就是执行 cmd_ld
• 所有参数都来自 Make 变量拼接，而非写死

---

三、为什么使用 $(@F) 而不是 $@？

这是理解 Kbuild 的关键点之一。

GNU make 自动变量回顾

变量	含义
$@	目标完整路径
$(@F)	目标文件名（不含路径）
$(@D)	目标目录

例如：

$(obj)/arch/riscv/hypervisor.o

• $@ → build/arch/riscv/hypervisor.o
• $(@F) → hypervisor.o

---

Kbuild 的设计约定

Kbuild 规定：

按目标文件名（不含路径）设置专属 flags

LDFLAGS_hypervisor.o := --whole-archive -T

因此在模板中只能使用：

$(LDFLAGS_$(@F))

否则变量根本匹配不到。

---

四、链接器脚本 .lds 是如何"传给 ld 的"？

这是一个非常容易被误解的地方。

常见 Kbuild 写法

LDFLAGS_hypervisor.o := -T

$(obj)/hypervisor.o: hypervisor.lds $(objs)
	$(call if_changed,ld)

你会注意到：

• -T hypervisor.lds 并没有显式写在命令中
• .lds 只是作为 依赖文件

---

真正发生了什么？

Kbuild 的行为

• 将 $(LDFLAGS_$(@F)) 原样拼到 ld 命令前
• 将 $^（所有依赖）原样拼到命令后
• 不解析 .lds，也不理解 -T 的语义

GNU ld 的行为

GNU ld 的规则是：

-T script
    Use script as the linker script

即：

-T 后面的"下一个参数"会被当作 linker script

由于 .lds 通常是依赖列表中的第一个真实文件，最终形成的命令类似：

ld -T hypervisor.lds -o hypervisor.o a.o b.o

这是 ld 的命令行语义，而不是 Kbuild 的特殊规则

---

因此，严格来说：

Kbuild 只是按模板拼接参数；
-T 与 .lds 的配对完全依赖 GNU ld 的命令行解析规则。

---

五、为什么一定要把 .lds 写进依赖？

这是一个工程级的设计决策。

正确做法

hypervisor.o: hypervisor.lds

原因

1. 修改链接脚本会触发重新链接
2. 保证布局、段地址、对齐变化不会被 silently 忽略
3. 支持 make 的增量构建语义

如果你只在命令行里写 -T hypervisor.lds，但不写依赖，会有以下问题：

• 修改 .lds 可能 不会触发重建，这是非常危险的系统级 bug

---

六、在 Kbuild 中使用链接器脚本的注意事项

1. 永远把 .lds 放进依赖列表

target.o: target.lds $(objs)

---

2. 使用 LDFLAGS_<target>，不要写死命令

LDFLAGS_target.o := -T --whole-archive

---

3. 注意 .lds 在依赖列表中的顺序

• 通常放在最前
• 避免被 -o 或其他参数"吃掉"

---