MachO 文件格式 - LC_SEGMENT_64 加载命令中“fileoff”字段的值

Question

我编译了一个简单的程序如

int main()
{
    return 0; 
}

将 Clang 用于可执行文件并要求 otool 报告编译器生成的加载命令。我感兴趣的是 LC_SEGMENT_64，尤其是描述文件中 __TEXT 段的那个。我得到的描述是这样的：

$ otool -lV foo
foo:
Load command 0
      cmd LC_SEGMENT_64
  cmdsize 72
  segname __PAGEZERO
   vmaddr 0x0000000000000000
   vmsize 0x0000000100000000
  fileoff 0
 filesize 0
  maxprot ---
 initprot ---
   nsects 0
    flags (none)
Load command 1
      cmd LC_SEGMENT_64
  cmdsize 312
  segname __TEXT
   vmaddr 0x0000000100000000
   vmsize 0x0000000000001000
  fileoff 0
 filesize 4096
  maxprot rwx
 initprot r-x
   nsects 3
    flags (none)
Section
  sectname __text
   segname __TEXT
      addr 0x0000000100000f90
      size 0x000000000000000f
    offset 3984
     align 2^4 (16)
    reloff 0
    nreloc 0
      type S_REGULAR
attributes PURE_INSTRUCTIONS SOME_INSTRUCTIONS
 reserved1 0
 reserved2 0

我的问题是：为什么第二个加载命令中的 fileoff 字段设置为零？

Apple 对此字段的文档指出

The file is mapped starting at fileoff to the beginning of the segment in memory, vmaddr.

最初，这让我相信这个字段与 filesize 相结合，表明加载器是这样的："Take the contents of the file from fileoff to fileoff + filesize and this is the sequence of instructions you're gonna ask the processor to run"。但如果这个值为零，我的假设当然不成立。

我认为，由于段至少有一个部分，加载程序将使用部分描述中的相应偏移值将代码定位到运行，因此该值不是确实需要 --- 我们可以看到，事实上，该段中的第一部分具有 offset 字段的值（在本例中为 3984，我使用 otool -s __TEXT __text -j foo 对其进行了验证，并且确实指的是此部分在文件中的偏移量）。

但是，如果我对从同一源文件生成的目标文件执行相同的操作（即类型为 MH_OBJECT 而不是 MH_EXECUTE 的文件），我得到的结果是：

$ otool -lV foo.o
foo.o:
Load command 0
      cmd LC_SEGMENT_64
  cmdsize 312
  segname
   vmaddr 0x0000000000000000
   vmsize 0x0000000000000070
  fileoff 464
 filesize 112
  maxprot rwx
 initprot rwx
   nsects 3
    flags (none)
Section
  sectname __text
   segname __TEXT
      addr 0x0000000000000000
      size 0x000000000000000f
    offset 464
     align 2^4 (16)
    reloff 0
    nreloc 0
      type S_REGULAR
attributes PURE_INSTRUCTIONS SOME_INSTRUCTIONS
 reserved1 0
 reserved2 0

在这种情况下，加载命令的 fileoff 字段确实有一个值，这与其第一部分 __text.

的值相同

Answer 1

otool 很难实现，但答案很简单 - 观察这里：

$ jtool -v -l /tmp/a | grep SEG
LC 00: LC_SEGMENT_64          Mem: 0x000000000-0x100000000  File: Not Mapped    ---/--__PAGEZERO
LC 01: LC_SEGMENT_64          Mem: 0x100000000-0x100001000  File: 0x0-0x1000    r-x/rw__TEXT
LC 02: LC_SEGMENT_64          Mem: 0x100001000-0x100002000  File: 0x1000-0x1098 r--/rw__LINKEDIT

__TEXT 段从文件的开头映射（或切片，如果是 fat ("universal")）。即用Mach-Oheader。这实际上是一个特性，因为 Mach-O 随后会被 dyld（您友好的加载器）解析为其他加载命令（尤其是库）。另一个问题是 __TEXT.__text 通常在同一个页面中，因此您无论如何都必须映射整个页面。

MachO 文件格式 - LC_SEGMENT_64 加载命令中“fileoff”字段的值

MachO file format - Value of `fileoff` field in LC_SEGMENT_64 load command

macos

mach-o

otool