получается mainx узнает о том что есть функция printx() на этапе линковки [mainx.o] и [printx.o]?
Да.
Каким образом происходит передача информации в [mainx] что функция printx() существует?
Это работа линковщика связывать ссылки на неопределённые символы с определениями этих символов.
В main.o в месте вызова printx ставится команда вызова, в секции символов заводится неопределённый символ printx а в секции релокаций заводится запись, связывающая команду вызова с символом:
objdump -dr mainx.o
...
0000000000000000 <main>:
0: 55 push %rbp
...
3a: 89 c7 mov %eax,%edi
3c: e8 00 00 00 00 callq 41 <main+0x41>
3d: R_X86_64_PLT32 _Z6printxi-0x4
41: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
46: c9 leaveq
47: c3 retq
...
readelf -a mainx.o
...
Relocation section '.rela.text' at offset 0x580 contains 12 entries:
Offset Info Type Sym. Value Sym. Name + Addend
...
00000000003d 001400000004 R_X86_64_PLT32 0000000000000000 _Z6printxi - 4
...
Symbol table '.symtab' contains 25 entries:
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
...
20: 0000000000000000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT UND _Z6printxi
...
В printx.o в секции символов заводится символ, ассоциированный с адресом в коде, где определена функция printx:
readelf -a printx.cpp
...
Symbol table '.symtab' contains 24 entries:
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
...
14: 0000000000000000 75 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 _Z6printxi
...
Здесь value == 0 -- потому что printx оказалась по адресу 0 в секции .text.
Линковщик объединяет входные секции согласно скрипту линковки, после чего вставляет конечные адреса символов в места, которые ссылаются на них.
