]> git.sur5r.net Git - cc65/blob - doc/ld65.sgml
329f975e18abbd9524e1e1247cac89282ed5f58d
[cc65] / doc / ld65.sgml
1 <!doctype linuxdoc system>      <!-- -*- text-mode -*- -->
2
3 <article>
4 <title>ld65 Users Guide
5 <author><url url="mailto:uz@cc65.org" name="Ullrich von Bassewitz">
6 <date>2014-04-20
7
8 <abstract>
9 The ld65 linker combines object files into an executable file. ld65 is highly
10 configurable and uses configuration files for high flexibility.
11 </abstract>
12
13 <!-- Table of contents -->
14 <toc>
15
16 <!-- Begin the document -->
17
18 <sect>Overview<p>
19
20 The ld65 linker combines several object modules created by the ca65
21 assembler, producing an executable file. The object modules may be read
22 from a library created by the ar65 archiver (this is somewhat faster and
23 more convenient). The linker was designed to be as flexible as possible.
24 It complements the features that are built into the ca65 macroassembler:
25
26 <itemize>
27
28 <item>  Accept any number of segments to form an executable module.
29
30 <item>  Resolve arbitrary expressions stored in the object files.
31
32 <item>  In case of errors, use the meta information stored in the object files
33         to produce helpful error messages. In case of undefined symbols,
34         expression range errors, or symbol type mismatches, ld65 is able to
35         tell you the exact location in the original assembler source, where
36         the symbol was referenced.
37
38 <item>  Flexible output. The output of ld65 is highly configurable by a config
39         file. Some more-common platforms are supported by default configurations
40         that may be activated by naming the target system. The output
41         generation was designed with different output formats in mind, so
42         adding other formats shouldn't be a great problem.
43
44 </itemize>
45
46
47 <sect>Usage<p>
48
49
50 <sect1>Command-line option overview<p>
51
52 The linker is called as follows:
53
54 <tscreen><verb>
55 ---------------------------------------------------------------------------
56 Usage: ld65 [options] module ...
57 Short options:
58   -(                    Start a library group
59   -)                    End a library group
60   -C name               Use linker config file
61   -D sym=val            Define a symbol
62   -L path               Specify a library search path
63   -Ln name              Create a VICE label file
64   -S addr               Set the default start address
65   -V                    Print the linker version
66   -h                    Help (this text)
67   -m name               Create a map file
68   -o name               Name the default output file
69   -t sys                Set the target system
70   -u sym                Force an import of symbol `sym'
71   -v                    Verbose mode
72   -vm                   Verbose map file
73
74 Long options:
75   --cfg-path path       Specify a config file search path
76   --config name         Use linker config file
77   --dbgfile name        Generate debug information
78   --define sym=val      Define a symbol
79   --end-group           End a library group
80   --force-import sym    Force an import of symbol `sym'
81   --help                Help (this text)
82   --lib file            Link this library
83   --lib-path path       Specify a library search path
84   --mapfile name        Create a map file
85   --module-id id        Specify a module id
86   --obj file            Link this object file
87   --obj-path path       Specify an object file search path
88   --start-addr addr     Set the default start address
89   --start-group         Start a library group
90   --target sys          Set the target system
91   --version             Print the linker version
92 ---------------------------------------------------------------------------
93 </verb></tscreen>
94
95
96 <sect1>Command-line options in detail<p>
97
98 Here is a description of all of the command-line options:
99
100 <descrip>
101
102   <label id="option--start-group">
103   <tag><tt>-(, --start-group</tt></tag>
104
105   Start a library group. The libraries specified within a group are searched
106   multiple times to resolve crossreferences within the libraries. Normally,
107   crossreferences are resolved only within a library, that is the library is
108   searched multiple times. Libraries specified later on the command line
109   cannot reference otherwise unreferenced symbols in libraries specified
110   earlier, because the linker has already handled them. Library groups are
111   a solution for this problem, because the linker will search repeatedly
112   through all libraries specified in the group, until all possible open
113   symbol references have been satisfied.
114
115
116   <tag><tt>-), --end-group</tt></tag>
117
118   End a library group. See the explanation of the <tt><ref
119   id="option--start-group" name="--start-group"></tt> option.
120
121
122   <tag><tt>-h, --help</tt></tag>
123
124   Print the short option summary shown above.
125
126
127   <label id="option-m">
128   <tag><tt>-m name, --mapfile name</tt></tag>
129
130   This option (which needs an argument that will used as a filename for
131   the generated map file) will cause the linker to generate a map file.
132   The map file does contain a detailed overview over the modules used, the
133   sizes for the different segments, and a table containing exported
134   symbols.
135
136
137   <label id="option-o">
138   <tag><tt>-o name</tt></tag>
139
140   The -o switch is used to give the name of the default output file.
141   Depending on your output configuration, this name <em/might not/ be used as the
142   name for the output file. However, for the default configurations, this
143   name is used for the output file name.
144
145
146   <label id="option-t">
147   <tag><tt>-t sys, --target sys</tt></tag>
148
149   The argument for the -t switch is the name of the target system. Since this
150   switch will activate a default configuration, it may not be used together
151   with the <tt><ref id="option-C" name="-C"></tt> option. The following target
152   systems are currently supported:
153
154   <itemize>
155   <item>none
156   <item>module
157   <item>apple2
158   <item>apple2enh
159   <item>atari
160   <item>atarixl
161   <item>atmos
162   <item>c16 (works also for the c116 with memory up to 32K)
163   <item>c64
164   <item>c128
165   <item>cbm510 (CBM-II series with 40-column video)
166   <item>cbm610 (all CBM series-II computers with 80-column video)
167   <item>geos-apple
168   <item>geos-cbm
169   <item>lunix
170   <item>lynx
171   <item>nes
172   <item>pet (all CBM PET systems except the 2001)
173   <item>plus4
174   <item>sim6502
175   <item>sim65c02
176   <item>supervision
177   <item>vic20
178   </itemize>
179
180   There are a few more targets defined but neither of them is actually
181   supported.
182
183
184   <tag><tt>-u sym[:addrsize], --force-import sym[:addrsize]</tt></tag>
185
186   Force an import of a symbol. While object files are always linked to the
187   output file, regardless if there are any references, object modules from
188   libraries get only linked in if an import can be satisfied by this module.
189   The <tt/--force-import/ option may be used to add a reference to a symbol and
190   as a result force linkage of the module that exports the identifier.
191
192   The name of the symbol may optionally be followed by a colon and an address-size
193   specifier. If no address size is specified, the default address size
194   for the target machine is used.
195
196   Please note that the symbol name needs to have the internal representation,
197   meaning you have to prepend an underscore for C identifiers.
198
199
200   <label id="option-v">
201   <tag><tt>-v, --verbose</tt></tag>
202
203   Using the -v option, you may enable more output that may help you to
204   locate problems. If an undefined symbol is encountered, -v causes the
205   linker to print a detailed list of the references (that is, source file
206   and line) for this symbol.
207
208
209   <tag><tt>-vm</tt></tag>
210
211   Must be used in conjunction with <tt><ref id="option-m" name="-m"></tt>
212   (generate map file). Normally the map file will not include empty segments
213   and sections, or unreferenced symbols. Using this option, you can force the
214   linker to include all that information into the map file.  Also, it will
215   include a second <tt/Exports/ list.  The first list is sorted by name;
216   the second one is sorted by value.
217
218
219   <label id="option-C">
220   <tag><tt>-C</tt></tag>
221
222   This gives the name of an output config file to use. See section 4 for more
223   information about config files. -C may not be used together with <tt><ref
224   id="option-t" name="-t"></tt>.
225
226
227   <label id="option-D">
228   <tag><tt>-D sym=value, --define sym=value</tt></tag>
229
230   This option allows to define an external symbol on the command line. Value
231   may start with a '&dollar;' sign or with <tt/0x/ for hexadecimal values,
232   otherwise a leading zero denotes octal values. See also <ref
233   id="SYMBOLS" name="the SYMBOLS section"> in the configuration file.
234
235
236   <label id="option--lib-path">
237   <tag><tt>-L path, --lib-path path</tt></tag>
238
239   Specify a library search path. This option may be used more than once. It
240   adds a directory to the search path for library files. Libraries specified
241   without a path are searched in the current directory, in the list of
242   directories specified using <tt/--lib-path/, in directories given by
243   environment variables, and in a built-in default directory.
244
245
246   <tag><tt>-Ln</tt></tag>
247
248   This option allows you to create a file that contains all global labels and
249   may be loaded into the VICE emulator using the <tt/ll/ (load label) command. You
250   may use this to debug your code with VICE. Note: Older versions had some
251   bugs in the label code. If you have problems, please get the latest <url
252   url="http://vice-emu.sourceforge.net/" name="VICE"> version.
253
254
255   <label id="option-S">
256   <tag><tt>-S addr, --start-addr addr</tt></tag>
257
258   Using -S you may define the default starting address. If and how this
259   address is used depends on the config file in use. For the default
260   configurations, only the "none", "apple2" and "apple2enh" systems honor an
261   explicit start address, all other default configs provide their own.
262
263
264   <tag><tt>-V, --version</tt></tag>
265
266   This option prints the version number of the linker. If you send any
267   suggestions or bugfixes, please include this number.
268
269
270   <label id="option--cfg-path">
271   <tag><tt>--cfg-path path</tt></tag>
272
273   Specify a config file search path. This option may be used more than once.
274   It adds a directory to the search path for config files. A config file given
275   with the <tt><ref id="option-C" name="-C"></tt> option that has no path in
276   its name is searched in the current directory, in the list of directories
277   specified using <tt/--cfg-path/, in directories given by environment variables,
278   and in a built-in default directory.
279
280
281   <label id="option--dbgfile">
282   <tag><tt>--dbgfile name</tt></tag>
283
284   Specify an output file for debug information. Available information will be
285   written to this file. Using the <tt/-g/ option for the compiler and assembler
286   will increase the amount of information available. Please note that debug
287   information generation is currently being developed, so the format of the
288   file and its contents are subject to change without further notice.
289
290
291   <tag><tt>--lib file</tt></tag>
292
293   Links a library to the output. Use this command-line option instead of just
294   naming the library file, if the linker is not able to determine the file
295   type because of an unusual extension.
296
297
298   <tag><tt>--obj file</tt></tag>
299
300   Links an object file to the output. Use this command-line option instead
301   of just naming the object file, if the linker is not able to determine the
302   file type because of an unusual extension.
303
304
305   <label id="option--obj-path">
306   <tag><tt>--obj-path path</tt></tag>
307
308   Specify an object file search path. This option may be used more than once.
309   It adds a directory to the search path for object files. An object file
310   passed to the linker that has no path in its name is searched in the current
311   directory, in the list of directories specified using <tt/--obj-path/, in
312   directories given by environment variables, and in a built-in default directory.
313
314 </descrip>
315
316
317
318 <sect>Search paths<p>
319
320 Starting with version 2.10, there are now several search-path lists for files needed
321 by the linker: one for libraries, one for object files, and one for config
322 files.
323
324
325 <sect1>Library search path<p>
326
327 The library search-path list contains in this order:
328
329 <enum>
330 <item>The current directory.
331 <item>Any directory added with the <tt><ref id="option--lib-path"
332       name="--lib-path"></tt> option on the command line.
333 <item>The value of the environment variable <tt/LD65_LIB/ if it is defined.
334 <item>A subdirectory named <tt/lib/ of the directory defined in the environment
335       variable <tt/CC65_HOME/, if it is defined.
336 <item>An optionally compiled-in library path.
337 </enum>
338
339
340 <sect1>Object file search path<p>
341
342 The object file search-path list contains in this order:
343
344 <enum>
345 <item>The current directory.
346 <item>Any directory added with the <tt><ref id="option--obj-path"
347       name="--obj-path"></tt> option on the command line.
348 <item>The value of the environment variable <tt/LD65_OBJ/ if it is defined.
349 <item>A subdirectory named <tt/obj/ of the directory defined in the environment
350       variable <tt/CC65_HOME/, if it is defined.
351 <item>An optionally compiled-in directory.
352 </enum>
353
354
355 <sect1>Config file search path<p>
356
357 The config file search-path list contains in this order:
358
359 <enum>
360 <item>The current directory.
361 <item>Any directory added with the <tt><ref id="option--cfg-path"
362       name="--cfg-path"></tt> option on the command line.
363 <item>The value of the environment variable <tt/LD65_CFG/ if it is defined.
364 <item>A subdirectory named <tt/cfg/ of the directory defined in the environment
365       variable <tt/CC65_HOME/, if it is defined.
366 <item>An optionally compiled-in directory.
367 </enum>
368
369
370
371 <sect>Detailed workings<p>
372
373 The linker does several things when combining object modules:
374
375 First, the command line is parsed from left to right. For each object file
376 encountered (object files are recognized by a magic word in the header, so
377 the linker does not care about the name), imported and exported
378 identifiers are read from the file and inserted in a table. If a library
379 name is given (libraries are also recognized by a magic word, there are no
380 special naming conventions), all modules in the library are checked if an
381 export from this module would satisfy an import from other modules. All
382 modules where this is the case are marked. If duplicate identifiers are
383 found, the linker issues warnings.
384
385 That procedure (parsing and reading from left to right) does mean that a
386 library may only satisfy references for object modules (given directly or from
387 a library) named <em/before/ that library. With the command line
388
389 <tscreen><verb>
390         ld65 crt0.o clib.lib test.o
391 </verb></tscreen>
392
393 the module <tt/test.o/ must not contain references to modules in the library
394 <tt/clib.lib/.  But, if it does, you have to change the order of the modules
395 on the command line:
396
397 <tscreen><verb>
398         ld65 crt0.o test.o clib.lib
399 </verb></tscreen>
400
401 Step two is, to read the configuration file, and assign start addresses
402 for the segments and define any linker symbols (see <ref id="config-files"
403 name="Configuration files">).
404
405 After that, the linker is ready to produce an output file. Before doing that,
406 it checks its data for consistency. That is, it checks for unresolved
407 externals (if the output format is not relocatable) and for symbol type
408 mismatches (for example a zero-page symbol is imported by a module as an absolute
409 symbol).
410
411 Step four is, to write the actual target files. In this step, the linker will
412 resolve any expressions contained in the segment data. Circular references are
413 also detected in this step (a symbol may have a circular reference that goes
414 unnoticed if the symbol is not used).
415
416 Step five is to output a map file with a detailed list of all modules,
417 segments and symbols encountered.
418
419 And, last step, if you give the <tt><ref id="option-v" name="-v"></tt> switch
420 twice, you get a dump of the segment data. However, this may be quite
421 unreadable if you're not a developer. :-)
422
423
424
425 <sect>Configuration files<label id="config-files"><p>
426
427 Configuration files are used to describe the layout of the output file(s). Two
428 major topics are covered in a config file: The memory layout of the target
429 architecture, and the assignment of segments to memory areas. In addition,
430 several other attributes may be specified.
431
432 Case is ignored for keywords, that is, section or attribute names, but it is
433 <em/not/ ignored for names and strings.
434
435
436
437 <sect1>Memory areas<p>
438
439 Memory areas are specified in a <tt/MEMORY/ section. Let's have a look at an
440 example (this one describes the usable memory layout of the C64):
441
442 <tscreen><verb>
443         MEMORY {
444             RAM1:  start = $0800, size = $9800;
445             ROM1:  start = $A000, size = $2000;
446             RAM2:  start = $C000, size = $1000;
447             ROM2:  start = $E000, size = $2000;
448         }
449 </verb></tscreen>
450
451 As you can see, there are two RAM areas and two ROM areas. The names
452 (before the colon) are arbitrary names that must start with a letter, with
453 the remaining characters being letters or digits. The names of the memory
454 areas are used when assigning segments. As mentioned above, case is
455 significant for those names.
456
457 The syntax above is used in all sections of the config file. The name
458 (<tt/ROM1/ etc.) is said to be an identifier, the remaining tokens up to the
459 semicolon specify attributes for this identifier. You may use the equal sign
460 to assign values to attributes, and you may use a comma to separate
461 attributes, you may also leave both out. But you <em/must/ use a semicolon to
462 mark the end of the attributes for one identifier. The section above may also
463 have looked like this:
464
465 <tscreen><verb>
466         # Start of memory section
467         MEMORY
468         {
469             RAM1:
470                 start $0800
471                 size $9800;
472             ROM1:
473                 start $A000
474                 size $2000;
475             RAM2:
476                 start $C000
477                 size $1000;
478             ROM2:
479                 start $E000
480                 size $2000;
481         }
482 </verb></tscreen>
483
484 There are of course more attributes for a memory section than just start and
485 size. Start and size are mandatory attributes, that means, each memory area
486 defined <em/must/ have these attributes given (the linker will check that). I
487 will cover other attributes later. As you may have noticed, I've used a
488 comment in the example above. Comments start with a hash mark (`#'), the
489 remainder of the line is ignored if this character is found.
490
491
492 <sect1>Segments<p>
493
494 Let's assume you have written a program for your trusty old C64, and you would
495 like to run it. For testing purposes, it should run in the <tt/RAM/ area. So
496 we will start to assign segments to memory sections in the <tt/SEGMENTS/
497 section:
498
499 <tscreen><verb>
500         SEGMENTS {
501             CODE:   load = RAM1, type = ro;
502             RODATA: load = RAM1, type = ro;
503             DATA:   load = RAM1, type = rw;
504             BSS:    load = RAM1, type = bss, define = yes;
505         }
506 </verb></tscreen>
507
508 What we are doing here is telling the linker, that all segments go into the
509 <tt/RAM1/ memory area in the order specified in the <tt/SEGMENTS/ section. So
510 the linker will first write the <tt/CODE/ segment, then the <tt/RODATA/
511 segment, then the <tt/DATA/ segment - but it will not write the <tt/BSS/
512 segment. Why? Here enters the segment type: For each segment specified, you may also
513 specify a segment attribute. There are four possible segment attributes:
514
515 <tscreen><verb>
516         ro      means readonly
517         rw      means read/write
518         bss     means that this is an uninitialized segment
519         zp      a zeropage segment
520 </verb></tscreen>
521
522 So, because we specified that the segment with the name BSS is of type bss,
523 the linker knows that this is uninitialized data, and will not write it to an
524 output file. This is an important point: For the assembler, the <tt/BSS/
525 segment has no special meaning. You specify, which segments have the bss
526 attribute when linking. This approach is much more flexible than having one
527 fixed bss segment, and is a result of the design decision to supporting an
528 arbitrary segment count.
529
530 If you specify "<tt/type = bss/" for a segment, the linker will make sure that
531 this segment does only contain uninitialized data (that is, zeroes), and issue
532 a warning if this is not the case.
533
534 For a <tt/bss/ type segment to be useful, it must be cleared somehow by your
535 program (this happens usually in the startup code - for example the startup
536 code for cc65-generated programs takes care about that). But how does your
537 code know, where the segment starts, and how big it is? The linker is able to
538 give that information, but you must request it. This is, what we're doing with
539 the "<tt/define = yes/" attribute in the <tt/BSS/ definitions. For each
540 segment, where this attribute is true, the linker will export three symbols.
541
542 <tscreen><verb>
543         __NAME_LOAD__   This is set to the address where the
544                         segment is loaded.
545         __NAME_RUN__    This is set to the run address of the
546                         segment. We will cover run addresses
547                         later.
548         __NAME_SIZE__   This is set to the segment size.
549 </verb></tscreen>
550
551 Replace <tt/NAME/ by the name of the segment, in the example above, this would
552 be <tt/BSS/. These symbols may be accessed by your code.
553
554 Now, as we've configured the linker to write the first three segments and
555 create symbols for the last one, there's only one question left: Where does
556 the linker put the data? It would be very convenient to have the data in a
557 file, wouldn't it?
558
559 <sect1>Output files<p>
560
561 We don't have any files specified above, and indeed, this is not needed in a
562 simple configuration like the one above. There is an additional attribute
563 "file" that may be specified for a memory area, that gives a file name to
564 write the area data into. If there is no file name given, the linker will
565 assign the default file name. This is "a.out" or the one given with the
566 <tt><ref id="option-o" name="-o"></tt> option on the command line. Since the
567 default behaviour is OK for our purposes, I did not use the attribute in the
568 example above. Let's have a look at it now.
569
570 The "file" attribute (the keyword may also be written as "FILE" if you like
571 that better) takes a string enclosed in double quotes (`&dquot;') that specifies the
572 file, where the data is written. You may specify the same file several times,
573 in that case the data for all memory areas having this file name is written
574 into this file, in the order of the memory areas defined in the <tt/MEMORY/
575 section. Let's specify some file names in the <tt/MEMORY/ section used above:
576
577 <tscreen><verb>
578         MEMORY {
579             RAM1:  start = $0800, size = $9800, file = %O;
580             ROM1:  start = $A000, size = $2000, file = "rom1.bin";
581             RAM2:  start = $C000, size = $1000, file = %O;
582             ROM2:  start = $E000, size = $2000, file = "rom2.bin";
583         }
584 </verb></tscreen>
585
586 The <tt/%O/ used here is a way to specify the default behaviour explicitly:
587 <tt/%O/ is replaced by a string (including the quotes) that contains the
588 default output name, that is, "a.out" or the name specified with the <tt><ref
589 id="option-o" name="-o"></tt> option on the command line. Into this file, the
590 linker will first write any segments that go into <tt/RAM1/, and will append
591 then the segments for <tt/RAM2/, because the memory areas are given in this
592 order. So, for the RAM areas, nothing has really changed.
593
594 We've not used the ROM areas, but we will do that below, so we give the file
595 names here. Segments that go into <tt/ROM1/ will be written to a file named
596 "rom1.bin", and segments that go into <tt/ROM2/ will be written to a file
597 named "rom2.bin". The name given on the command line is ignored in both cases.
598
599 Assigning an empty file name for a memory area will discard the data written
600 to it. This is useful, if the memory area has segments assigned that are empty
601 (for example because they are of type bss). In that case, the linker will
602 create an empty output file. This may be suppressed by assigning an empty file
603 name to that memory area.
604
605 The <tt/%O/ sequence is also allowed inside a string. So using
606
607 <tscreen><verb>
608         MEMORY {
609             ROM1:  start = $A000, size = $2000, file = "%O-1.bin";
610             ROM2:  start = $E000, size = $2000, file = "%O-2.bin";
611         }
612 </verb></tscreen>
613
614 would write two files that start with the name of the output file specified on
615 the command line, with "-1.bin" and "-2.bin" appended respectively. Because
616 '%' is used as an escape char, the sequence "%%" has to be used if a single
617 percent sign is required.
618
619 <sect1>LOAD and RUN addresses (ROMable code)<p>
620
621 Let us look now at a more complex example. Say, you've successfully tested
622 your new "Super Operating System" (SOS for short) for the C64, and you
623 will now go and replace the ROMs by your own code. When doing that, you
624 face a new problem: If the code runs in RAM, we need not to care about
625 read/write data. But now, if the code is in ROM, we must care about it.
626 Remember the default segments (you may of course specify your own):
627
628 <tscreen><verb>
629         CODE            read-only code
630         RODATA          read-only data
631         DATA            read/write data
632         BSS             uninitialized data, read/write
633 </verb></tscreen>
634
635 Since <tt/BSS/ is not initialized, we must not care about it now, but what
636 about <tt/DATA/? <tt/DATA/ contains initialized data, that is, data that was
637 explicitly assigned a value. And your program will rely on these values on
638 startup. Since there's no way to remember the contents of the data segment,
639 other than storing it into one of the ROMs, we have to put it there. But
640 unfortunately, ROM is not writable, so we have to copy it into RAM before
641 running the actual code.
642
643 The linker won't copy the data from ROM into RAM for you (this must be done by
644 the startup code of your program), but it has some features that will help you
645 in this process.
646
647 First, you may not only specify a "<tt/load/" attribute for a segment, but
648 also a "<tt/run/" attribute. The "<tt/load/" attribute is mandatory, and, if
649 you don't specify a "<tt/run/" attribute, the linker assumes that load area
650 and run area are the same. We will use this feature for our data area:
651
652 <tscreen><verb>
653         SEGMENTS {
654             CODE:   load = ROM1, type = ro;
655             RODATA: load = ROM2, type = ro;
656             DATA:   load = ROM2, run = RAM2, type = rw, define = yes;
657             BSS:    load = RAM2, type = bss, define = yes;
658         }
659 </verb></tscreen>
660
661 Let's have a closer look at this <tt/SEGMENTS/ section. We specify that the
662 <tt/CODE/ segment goes into <tt/ROM1/ (the one at $A000). The readonly data
663 goes into <tt/ROM2/. Read/write data will be loaded into <tt/ROM2/ but is run
664 in <tt/RAM2/. That means that all references to labels in the <tt/DATA/
665 segment are relocated to be in <tt/RAM2/, but the segment is written to
666 <tt/ROM2/. All your startup code has to do is, to copy the data from its
667 location in <tt/ROM2/ to the final location in <tt/RAM2/.
668
669 So, how do you know, where the data is located? This is the second point,
670 where you get help from the linker. Remember the "<tt/define/" attribute?
671 Since we have set this attribute to true, the linker will define three
672 external symbols for the data segment that may be accessed from your code:
673
674 <tscreen><verb>
675         __DATA_LOAD__   This is set to the address where the segment
676                         is loaded, in this case, it is an address in
677                         ROM2.
678         __DATA_RUN__    This is set to the run address of the segment,
679                         in this case, it is an address in RAM2.
680         __DATA_SIZE__   This is set to the segment size.
681 </verb></tscreen>
682
683 So, what your startup code must do, is to copy <tt/__DATA_SIZE__/ bytes from
684 <tt/__DATA_LOAD__/ to <tt/__DATA_RUN__/ before any other routines are called.
685 All references to labels in the <tt/DATA/ segment are relocated to <tt/RAM2/
686 by the linker, so things will work properly.
687
688 There's a library subroutine called <tt/copydata/ (in a module named
689 <tt/copydata.s/) that might be used to do actual copying. Be sure to have a
690 look at it's inner workings before using it!
691
692
693 <sect1>Other MEMORY area attributes<p>
694
695 There are some other attributes not covered above. Before starting the
696 reference section, I will discuss the remaining things here.
697
698 You may request symbols definitions also for memory areas. This may be
699 useful for things like a software stack, or an I/O area.
700
701 <tscreen><verb>
702         MEMORY {
703             STACK:  start = $C000, size = $1000, define = yes;
704         }
705 </verb></tscreen>
706
707 This will define some external symbols that may be used in your code:
708
709 <tscreen><verb>
710         __STACK_START__         This is set to the start of the memory
711                                 area, $C000 in this example.
712         __STACK_SIZE__          The size of the area, here $1000.
713         __STACK_LAST__          This is NOT the same as START+SIZE.
714                                 Instead, it is defined as the first
715                                 address that is not used by data. If we
716                                 don't define any segments for this area,
717                                 the value will be the same as START.
718         __STACK_FILEOFFS__      The binary offset in the output file. This
719                                 is not defined for relocatable output file
720                                 formats (o65).
721 </verb></tscreen>
722
723 A memory section may also have a type. Valid types are
724
725 <tscreen><verb>
726         ro      for readonly memory
727         rw      for read/write memory.
728 </verb></tscreen>
729
730 The linker will assure, that no segment marked as read/write or bss is put
731 into a memory area that is marked as readonly.
732
733 Unused memory in a memory area may be filled. Use the "<tt/fill = yes/"
734 attribute to request this. The default value to fill unused space is zero. If
735 you don't like this, you may specify a byte value that is used to fill these
736 areas with the "<tt/fillval/" attribute. If there is no "<tt/fillval/"
737 attribute for the segment, the "<tt/fillval/" attribute of the memory area (or
738 its default) is used instead. This means that the value may also be used to
739 fill unfilled areas generated by the assembler's <tt/.ALIGN/ and <tt/.RES/
740 directives.
741
742 The symbol <tt/%S/ may be used to access the default start address (that is,
743 the one defined in <ref id="FEATURES" name="the FEATURES section">, or the
744 value given on the command line with the <tt><ref id="option-S" name="-S"></tt>
745 option).
746
747 To support systems with banked memory, a special attribute named <tt/bank/ is
748 available. The attribute value is an arbitrary 32-bit integer. The assembler
749 has a builtin function named <tt/.BANK/ which may be used with an argument
750 that has a segment reference (for example a symbol). The result of this
751 function is the value of the bank attribute for the run memory area of the
752 segment.
753
754
755 <sect1>Other SEGMENT attributes<p>
756
757 Segments may be aligned to some memory boundary. Specify "<tt/align = num/" to
758 request this feature. Num must be a power of two. To align all segments on a
759 page boundary, use
760
761 <tscreen><verb>
762         SEGMENTS {
763             CODE:   load = ROM1, type = ro, align = $100;
764             RODATA: load = ROM2, type = ro, align = $100;
765             DATA:   load = ROM2, run = RAM2, type = rw, define = yes,
766                     align = $100;
767             BSS:    load = RAM2, type = bss, define = yes, align = $100;
768         }
769 </verb></tscreen>
770
771 If an alignment is requested, the linker will add enough space to the output
772 file, so that the new segment starts at an address that is dividable by the
773 given number without a remainder. All addresses are adjusted accordingly. To
774 fill the unused space, bytes of zero are used, or, if the memory area has a
775 "<tt/fillval/" attribute, that value. Alignment is always needed, if you have
776 used the <tt/.ALIGN/ command in the assembler. The alignment of a segment
777 must be equal or greater than the alignment used in the <tt/.ALIGN/ command.
778 The linker will check that, and issue a warning, if the alignment of a segment
779 is lower than the alignment requested in an <tt/.ALIGN/ command of one of the
780 modules making up this segment.
781
782 For a given segment you may also specify a fixed offset into a memory area or
783 a fixed start address. Use this if you want the code to run at a specific
784 address (a prominent case is the interrupt vector table which must go at
785 address $FFFA). Only one of <tt/ALIGN/ or <tt/OFFSET/ or <tt/START/ may be
786 specified. If the directive creates empty space, it will be filled with zero,
787 of with the value specified with the "<tt/fillval/" attribute if one is given.
788 The linker will warn you if it is not possible to put the code at the
789 specified offset (this may happen if other segments in this area are too
790 large). Here's an example:
791
792 <tscreen><verb>
793         SEGMENTS {
794             VECTORS: load = ROM2, type = ro, start = $FFFA;
795         }
796 </verb></tscreen>
797
798 or (for the segment definitions from above)
799
800 <tscreen><verb>
801         SEGMENTS {
802             VECTORS: load = ROM2, type = ro, offset = $1FFA;
803         }
804 </verb></tscreen>
805
806 The "<tt/align/", "<tt/start/" and "<tt/offset/" attributes change placement
807 of the segment in the run memory area, because this is what is usually
808 desired. If load and run memory areas are equal (which is the case if only the
809 load memory area has been specified), the attributes will also work. There is
810 also an "<tt/align_load/" attribute that may be used to align the start of the
811 segment in the load memory area, in case different load and run areas have
812 been specified. There are no special attributes to set start or offset for
813 just the load memory area.
814
815 A "<tt/fillval/" attribute may not only be specified for a memory area, but
816 also for a segment. The value must be an integer between 0 and 255. It is used
817 as the fill value for space reserved by the assembler's <tt/.ALIGN/ and <tt/.RES/
818 commands. It is also used as the fill value for space between sections (part of a
819 segment that comes from one object file) caused by alignment, but not for
820 space that preceeds the first section.
821
822 To suppress the warning, the linker issues if it encounters a segment that is
823 not found in any of the input files, use "<tt/optional=yes/" as an additional
824 segment attribute. Be careful when using this attribute, because a missing
825 segment may be a sign of a problem, and if you're suppressing the warning,
826 there is no one left to tell you about it.
827
828 <sect1>The FILES section<p>
829
830 The <tt/FILES/ section is used to support other formats than straight binary
831 (which is the default, so binary output files do not need an explicit entry
832 in the <tt/FILES/ section).
833
834 The <tt/FILES/ section lists output files and as only attribute the format of
835 each output file. Assigning binary format to the default output file would
836 look like this:
837
838 <tscreen><verb>
839         FILES {
840             %O: format = bin;
841         }
842 </verb></tscreen>
843
844 The only other available output format is the o65 format specified by Andre
845 Fachat (see the <url url="http://www.6502.org/users/andre/o65/fileformat.html"
846 name="6502 binary relocation format specification">). It is defined like this:
847
848 <tscreen><verb>
849         FILES {
850             %O: format = o65;
851         }
852 </verb></tscreen>
853
854 The necessary o65 attributes are defined in a special section labeled
855 <ref id="FORMAT" name="FORMAT">.
856
857
858
859 <sect1>The FORMAT section<label id="FORMAT"><p>
860
861 The <tt/FORMAT/ section is used to describe file formats. The default (binary)
862 format has currently no attributes, so, while it may be listed in this
863 section, the attribute list is empty. The second supported format,
864 <url url="http://www.6502.org/users/andre/o65/fileformat.html" name="o65">,
865 has several attributes that may be defined here.
866
867 <tscreen><verb>
868     FORMATS {
869         o65: os = lunix, version = 0, type = small,
870              import = LUNIXKERNEL,
871              export = _main;
872     }
873 </verb></tscreen>
874
875
876
877 <sect1>The FEATURES section<label id="FEATURES"><p>
878
879 In addition to the <tt/MEMORY/ and <tt/SEGMENTS/ sections described above, the
880 linker has features that may be enabled by an additional section labeled
881 <tt/FEATURES/.
882
883
884 <sect2>The CONDES feature<p>
885
886 <tt/CONDES/ is used to tell the linker to emit module constructor/destructor
887 tables.
888
889 <tscreen><verb>
890         FEATURES {
891             CONDES: segment = RODATA,
892                     type = constructor,
893                     label = __CONSTRUCTOR_TABLE__,
894                     count = __CONSTRUCTOR_COUNT__;
895         }
896 </verb></tscreen>
897
898 The <tt/CONDES/ feature has several attributes:
899
900 <descrip>
901
902   <tag><tt>segment</tt></tag>
903
904   This attribute tells the linker into which segment the table should be
905   placed. If the segment does not exist, it is created.
906
907
908   <tag><tt>type</tt></tag>
909
910   Describes the type of the routines to place in the table. Type may be one of
911   the predefined types <tt/constructor/, <tt/destructor/, <tt/interruptor/, or
912   a numeric value between 0 and 6.
913
914
915   <tag><tt>label</tt></tag>
916
917   This specifies the label to use for the table. The label points to the start
918   of the table in memory and may be used from within user-written code.
919
920
921   <tag><tt>count</tt></tag>
922
923   This is an optional attribute. If specified, an additional symbol is defined
924   by the linker using the given name. The value of this symbol is the number
925   of entries (<em/not/ bytes) in the table. While this attribute is optional,
926   it is often useful to define it.
927
928
929   <tag><tt>order</tt></tag>
930
931   An optional attribute that takes one of the keywords <tt/increasing/ or
932   <tt/decreasing/ as an argument. Specifies the sorting order of the entries
933   within the table. The default is <tt/increasing/, which means that the
934   entries are sorted with increasing priority (the first entry has the lowest
935   priority). "Priority" is the priority specified when declaring a symbol as
936   <tt/.CONDES/ with the assembler, higher values mean higher priority. You may
937   change this behaviour by specifying <tt/decreasing/ as the argument, the
938   order of entries is reversed in this case.
939
940   Please note that the order of entries with equal priority is undefined.
941
942   <tag><tt>import</tt></tag>
943
944   This attribute defines a valid symbol name, that is added as an import
945   to the modules defining a constructor/destructor of the given type.
946   This can be used to force linkage of a module if this module exports the
947   requested symbol.
948
949 </descrip>
950
951 Without specifying the <tt/CONDES/ feature, the linker will not create any
952 tables, even if there are <tt/condes/ entries in the object files.
953
954 For more information see the <tt/.CONDES/ command in the <url
955 url="ca65.html" name="ca65 manual">.
956
957
958 <sect2>The STARTADDRESS feature<p>
959
960 <tt/STARTADDRESS/ is used to set the default value for the start address,
961 which can be referenced by the <tt/%S/ symbol. The builtin default for the
962 linker is &dollar;200.
963
964 <tscreen><verb>
965         FEATURES {
966             # Default start address is $1000
967             STARTADDRESS:       default = $1000;
968         }
969 </verb></tscreen>
970
971 Please note that order is important: The default start address must be defined
972 <em/before/ the <tt/%S/ symbol is used in the config file. This does usually
973 mean, that the <tt/FEATURES/ section has to go to the top of the config file.
974
975
976
977 <sect1>The SYMBOLS section<label id="SYMBOLS"><p>
978
979 The configuration file may also be used to define symbols used in the link
980 stage or to force symbols imports. This is done in the SYMBOLS section. The
981 symbol name is followed by a colon and symbol attributes.
982
983 The following symbol attributes are supported:
984
985 <descrip>
986
987   <tag><tt>addrsize</tt></tag>
988
989   The <tt/addrsize/ attribute specifies the address size of the symbol and
990   may be one of
991 <itemize>
992     <item><tt/zp/, <tt/zeropage/ or <tt/direct/
993     <item><tt/abs/, <tt/absolute/ or <tt/near/
994     <item><tt/far/
995     <item><tt/long/ or <tt/dword/.
996 </itemize>
997
998 Without this attribute, the default address size is <tt/abs/.
999
1000   <tag><tt>type</tt></tag>
1001
1002   This attribute is mandatory. Its value is one of <tt/export/, <tt/import/ or
1003   <tt/weak/. <tt/export/ means that the symbol is defined and exported from
1004   the linker config. <tt/import/ means that an import is generated for this
1005   symbol, eventually forcing a module that exports this symbol to be included
1006   in the output. <tt/weak/ is similar as <tt/export/. However, the symbol is
1007   only defined if it is not defined elsewhere.
1008
1009   <tag><tt>value</tt></tag>
1010
1011   This must only be given for symbols of type <tt/export/ or <tt/weak/. It
1012   defines the value of the symbol and may be an expression.
1013
1014 </descrip>
1015
1016 The following example defines the stack size for an application, but allows
1017 the programmer to override the value by specifying <tt/--define
1018 __STACKSIZE__=xxx/ on the command line.
1019
1020 <tscreen><verb>
1021         SYMBOLS {
1022             # Define the stack size for the application
1023             __STACKSIZE__:  type = weak, value = $800;
1024         }
1025 </verb></tscreen>
1026
1027
1028
1029 <sect>Special segments<p>
1030
1031 The builtin config files do contain segments that have a special meaning for
1032 the compiler and the libraries that come with it. If you replace the builtin
1033 config files, you will need the following information.
1034
1035 <sect1>INIT<p>
1036
1037 The INIT segment is used for initialization code that may be reused once
1038 execution reaches main() - provided that the program runs in RAM. You
1039 may for example add the INIT segment to the heap in really memory
1040 constrained systems.
1041
1042 <sect1>LOWCODE<p>
1043
1044 For the LOWCODE segment, it is guaranteed that it won't be banked out, so it
1045 is reachable at any time by interrupt handlers or similar.
1046
1047 <sect1>STARTUP<p>
1048
1049 This segment contains the startup code which initializes the C software stack
1050 and the libraries. It is placed in its own segment because it needs to be
1051 loaded at the lowest possible program address on several platforms.
1052
1053 <sect1>ZPSAVE<p>
1054
1055 The ZPSAVE segment contains the original values of the zeropage locations used
1056 by the ZEROPAGE segment. It is placed in its own segment because it must not be
1057 initialized.
1058
1059
1060
1061 <sect>Copyright<p>
1062
1063 ld65 (and all cc65 binutils) are (C) Copyright 1998-2005 Ullrich von
1064 Bassewitz. For usage of the binaries and/or sources the following
1065 conditions do apply:
1066
1067 This software is provided 'as-is', without any expressed or implied
1068 warranty.  In no event will the authors be held liable for any damages
1069 arising from the use of this software.
1070
1071 Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,
1072 including commercial applications, and to alter it and redistribute it
1073 freely, subject to the following restrictions:
1074
1075 <enum>
1076 <item>  The origin of this software must not be misrepresented; you must not
1077         claim that you wrote the original software. If you use this software
1078         in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
1079         appreciated but is not required.
1080 <item>  Altered source versions must be plainly marked as such, and must not
1081         be misrepresented as being the original software.
1082 <item>  This notice may not be removed or altered from any source
1083         distribution.
1084 </enum>
1085
1086
1087
1088 </article>