GCC 链接器：在指定部分移动符号

Question

可以将代码中的一些函数移动到特定的部分在可执行文件上？如果可以，怎么做？

对于使用 gcc 编译的应用程序，我们有更多的源文件，包括 X.c。每个对象都是从关联的源代码编译的（X.o 从 X.c 获得）并且链接器生成一个大的可执行文件。

我需要 X.c 中的两个函数位于可执行文件，比如 .magic_section。我想要这个的原因是该部分将加载到与其余部分不同的另一个内存区域。

我的问题是我无法更改源 X.c，否则我会使用一个特定的标志，例如 __attribute__ ((section ("magic_section"))) 函数。

我在 linker 的文档中阅读了一些内容并为链接器编写了自定义脚本，但我未能指定必须在哪个部分放置特定符号。我只移动了一整节。

Answer 1

你可能会做的（不是很好，但理论上应该可行）是使用 --function-sections 和 --data-sections，假设你的 GCC 版本/架构支持这些选项，然后使用链接器脚本手动调出需要进入给定文件的所有函数和变量。

这会创建类似于 .text.function_name 或 .data.variable_name 的部分。如果您熟悉通过 gcc 属性分配节，我假设您知道在链接器中做什么。

作为一个优势，如果您实际上不希望整个文件进入魔术部分，那么您可以选择函数。

Answer 2

不幸的是，如果不修改二进制 objects、动态 linker 或动态加载程序，您将无法完成此任务，无论如何，这是一项非常困难的任务。

选项 1 - ELF 操作

每个 ELF executable 由部分组成，其中包含实际的 code/data/symbol 字符串/......这个 ELF 公开的符号，它需要来自其他位置的符号，加载特定位置的位置 code/data，等等

您可以通过键入

来观察二进制文件中的段

readelf -l [your binary]

输出将类似于以下内容（我选择 ls 作为二进制文件）：

[ishaypeled@ishay-dev bin]$ readelf -l --wide ./ls

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x4048bf
There are 9 program headers, starting at offset 64

Program Headers:
  Type           Offset   VirtAddr           PhysAddr           FileSiz  MemSiz   Flg Align
  PHDR           0x000040 0x0000000000400040 0x0000000000400040 0x0001f8 0x0001f8 R E 0x8
  INTERP         0x000238 0x0000000000400238 0x0000000000400238 0x00001c 0x00001c R   0x1
      [Requesting program interpreter: /lib64/ld-linux-x86-64.so.2]
  LOAD           0x000000 0x0000000000400000 0x0000000000400000 0x01b694 0x01b694 R E 0x200000
  LOAD           0x01bdf0 0x000000000061bdf0 0x000000000061bdf0 0x000864 0x0016d0 RW  0x200000
  DYNAMIC        0x01be08 0x000000000061be08 0x000000000061be08 0x0001f0 0x0001f0 RW  0x8
  NOTE           0x000254 0x0000000000400254 0x0000000000400254 0x000044 0x000044 R   0x4
  GNU_EH_FRAME   0x01895c 0x000000000041895c 0x000000000041895c 0x00071c 0x00071c R   0x4
  GNU_STACK      0x000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x000000 0x000000 RW  0x10
  GNU_RELRO      0x01bdf0 0x000000000061bdf0 0x000000000061bdf0 0x000210 0x000210 R   0x1

 Section to Segment mapping:
  Segment Sections...
   00     
   01     .interp 
   02     .interp .note.ABI-tag .note.gnu.build-id .gnu.hash .dynsym .dynstr .gnu.version .gnu.version_r .rela.dyn .rela.plt .init .plt .text .fini .rodata .eh_frame_hdr .eh_frame 
   03     .init_array .fini_array .jcr .dynamic .got .got.plt .data .bss 
   04     .dynamic 
   05     .note.ABI-tag .note.gnu.build-id 
   06     .eh_frame_hdr 
   07     
   08     .init_array .fini_array .jcr .dynamic .got

现在让我们检查一下这个输出：

第一个table（程序Headers）：
[Type] - 段类型，这个段的用途是什么
[Offset] - 文件中此段开始的偏移量
[VirtAddr] - 我们要在进程地址 space 中加载此部分的位置（如果应该加载此段，则不会加载所有部分）
[PhysAddr] - 与我遇到的所有现代 OS 的 VirtAddr 相同
[FileSiz] - 这部分文件有多大。这是您的部分的 link - 当前部分包含 Offset 到 Offset+FileSiz
范围内的所有部分 [MemSiz] - 此部分在虚拟内存中有多大（这不必与文件中的大小相同！如果它跨越文件中的大小，超出部分设置为 0）
[Flg] - 权限标志，R-read E-execute W-write。 [对齐] - 内存中需要内存对齐。

您关注的是 LOAD (PT_LOAD) 类型的段。这些段将段中的数据分组，指示加载程序将它们放在进程地址中的什么位置 space 并确定指定它们的权限。

您可以在部分到段映射中看到方便的部分到段映射 table。

让我们观察两个 LOAD 段 2 和 3：
我们可以看到段 2 具有读取和执行权限，并且它跨越（除其他外）.text 和 .rodata 部分。

因此，要使用 ELF 操作实现您的目的：

在文件中找到生成您的函数的二进制数据（readelf 实用程序是您的朋友）
通过修改 ELF header（我不知道有什么工具可以自动执行此操作，您可能必须自己编写）将包含 .text 部分的段分成两个连续的 LOAD 段，省略你的函数代码
通过修改 ELF header 创建一个仅包含您的两个函数的新 LOAD 段
将对旧函数位置的所有引用（如果有）更新到新函数位置

如果你读到这里并理解了所有内容，你应该知道这对于现实生活中的案例来说是一项极其乏味、几乎不可能完成的任务。

选项 2 - 动态 linker 操纵 请注意上例中的 INTERP 段类型。这是一个 ASCII 字符串，指定您应该使用哪个动态 linker。
动态 linker 的作用是解析段并执行所有动态操作，例如在运行时解析符号、从 .so 文件加载段等。

此处可能的操作是修改动态 linker 代码（注意：这是一个系统范围的更改！）以将函数二进制数据加载到进程地址中的特定内存地址 space。请注意，这种方法有几个缺点：

需要修改动态linker
您仍然需要更新 ELF 文件中对您的函数的所有引用

选项 3 - 动态加载程序操作 很像选项 2，但修改 ld 库设施而不是动态 linker.

结论正是你想做的事情非常困难，而且确实是一项乏味的任务。我目前正在开发一种工具，允许将任意函数注入现有的共享 object 文件，我保证这至少需要几个星期的工作。
您确定没有其他方法可以实现您想要的吗？为什么需要这两个函数在一个单独的地址？也许有更简单的解决方案...

GCC 链接器：在指定部分移动符号

GCC linker: move a symbol in a specified section

c

gcc

linker

symbols

relocation