在 gcc 32 位代码中未定义对“_GLOBAL_OFFSET_TABLE_”的引用，用于一个简单的函数，独立 OS

Question

我有一个小的c代码文件(function.c):

int function()
{
    return 0x1234abce;
}

我使用的是 64 位机器。但是，我想写一个小的32位OS。我想将代码编译成 'pure' assembly/binary 文件。

我用以下代码编译我的代码：

gcc function.c -c -m32 -o file.o -ffreestanding # This gives you the object file

我link它与：

ld -o function.bin -m elf_i386 -Ttext 0x0 --oformat binary function.o

我收到以下错误：

function.o: In function `function':
function.c:(.text+0x9): undefined reference to `_GLOBAL_OFFSET_TABLE_'

Answer 1

默认情况下，您的编译器会创建一个 position-independant executable.

您可以通过传递选项 -fno-pie.

强制您的编译器构建非 pie 可执行文件

Answer 2

你需要-fno-pie； default (in most modern distros) is -fpie: generate code for a position-independent executable。这是一个独立于 -pie 链接器选项（gcc 也默认通过）的代码生成选项，并且独立于 -ffreestanding。 -fpie -ffreestanding 意味着您想要一个使用 GOT 的独立 PIE，这就是 GCC 的目标。

-fpie 仅在 64 位代码中花费一点速度（其中 RIP 相对寻址是可能的）但对于 32 位代码来说非常糟糕；编译器在其中一个整数寄存器中获取指向 GOT 的指针（绑定 8 个寄存器中的另一个）并使用 [reg + disp32] 寻址模式（如 [eax + foo@GOTOFF]

访问相对于该地址的静态数据

禁用优化后，gcc -fpie -m32 会在寄存器 中生成 GOT 地址，即使该函数不访问任何静态数据。如果您查看编译器输出（在您正在编译的机器上使用 gcc -S 而不是 -c），您会看到这一点。

On Godbolt 我们可以使用 -m32 -fpie 来获得与配置了 --enable-default-pie:

的 GCC 相同的效果

# gcc9.2 -O0 -m32 -fpie
function():
        push    ebp
        mov     ebp, esp                        # frame pointer
        call    __x86.get_pc_thunk.ax
        add     eax, OFFSET FLAT:_GLOBAL_OFFSET_TABLE_  # EAX points to the GOT
        mov     eax, 305441742                  # overwrite with the return value
        pop     ebp
        ret

__x86.get_pc_thunk.ax:          # this is the helper function gcc calls
        mov     eax, DWORD PTR [esp]
        ret

"thunk" return 是它的 return 地址。即 call 之后的指令地址。 .ax 名称在 EAX 中的意思是 return。现代 GCC 可以选择任何寄存器；传统上，32 位 PIC 基址寄存器始终是 EBX，但现代 GCC 在避免额外的 save/restore EBX 时选择调用破坏寄存器。

有趣的事实：call +0; pop eax 会更有效率，而且每个调用点只多 1 个字节。您可能认为这会使 return 地址预测器堆栈失衡，但实际上 call +0 在大多数 CPU 上都是特殊情况，不会这样做。 http://blog.stuffedcow.net/2018/04/ras-microbenchmarks/#call0。（call +0 表示 rel32 = 0，因此它调用下一条指令。但这不是 NASM 解释该语法的方式。）

clang 不会生成 GOT 指针，除非它需要一个，即使在 -O0。但是 call +0;pop %eax: https://godbolt.org/z/GFY9Ht

在 gcc 32 位代码中未定义对“_GLOBAL_OFFSET_TABLE_”的引用，用于一个简单的函数，独立 OS

undefined reference to `_GLOBAL_OFFSET_TABLE_' in gcc 32-bit code for a trivial function, freestanding OS

c

assembly

gcc

osdev

got