为什么一个简单的 C 程序需要系统调用？

Question

与其他问题相关。我正在尝试运行 gem5 中的这个简单的 C 程序：

int main() {
    int a=1, b=2;
    int c=a+b;
    return c;
}

它失败了，因为 gem5 没有实现一些系统调用。

我的问题是，为什么像这样的简单程序需要系统调用？这应该运行裸机没有问题。有没有办法编译它以避免系统调用？我正在使用 arm-linux-gnueabi-gcc -static -DUNIX 来编译它。

Answer 1

My question is, why would a simple program like this require syscalls?

运行-time loader ld.so 进行系统调用。 C 运行-time 进行系统调用。做 strace <application> 看看。

Answer 2

没有系统调用，程序无法退出。它的工作方式通常是这样的：

// Not how it's actually implemented... just a sketch.
void _start() {
    char **argv = ...;
    int argc = ...;
    // ... other initialization code ...
    int retcode = main(argc, argv);
    exit(retcode);
}

具体细节取决于操作系统，但是exit()，终止进程，通常必须是系统调用或通过系统调用实现。

请注意，这适用于 "hosted" C 实现，而不适用于 "freestanding" C 实现，并且高度特定于操作系统。有独立的 C 实现可以运行在裸机上，但托管 C 实现通常需要一个操作系统。

你可以在没有标准库和没有运行time 的情况下进行编译，但是你的入口点不能 return...没有 return 没有运行 ]时间。

创建裸机程序

通常可以编译支持运行裸机的程序。

使用-ffreestanding。这使得 GCC 生成的代码不假定标准库可用（并且有其他影响）。
使用-nostdlib。这将阻止 GCC 与标准库链接。请注意，memcmp、memset、memcpy 和 memmove 调用可能无论如何都会生成，因此您可能需要自己提供这些。

此时您可以编写程序，但通常必须使用 _start 而不是 main:

void _start(void) {
    while (1) { }
}

请注意，您不能从 _start return！想一想…… return 无处可去。当你编译这样的程序时，你会发现它没有使用任何系统调用，也没有加载程序。

$ gcc -ffreestanding -nostdlib test.c

我们可以验证它没有加载任何库：

$ ldd a.out                              
    statically linked
$ readelf -d a.out 

Dynamic section at offset 0xf30 contains 8 entries:
  Tag        Type                         Name/Value
 0x000000006ffffef5 (GNU_HASH)           0x278
 0x0000000000000005 (STRTAB)             0x2b0
 0x0000000000000006 (SYMTAB)             0x298
 0x000000000000000a (STRSZ)              1 (bytes)
 0x000000000000000b (SYMENT)             24 (bytes)
 0x0000000000000015 (DEBUG)              0x0
 0x000000006ffffffb (FLAGS_1)            Flags: PIE
 0x0000000000000000 (NULL)               0x0

我们还可以看到它不包含任何进行系统调用的代码：

$ objdump -d a.out

a.out:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .text:

00000000000002c0 <_start>:
 2c0:   eb fe                   jmp    2c0 <_start>

Answer 3

您可能想要查看 gcc 的一些参数。其中：

-独立
-nostdlib
-nodefaultlibs

My question is, why would a simple program like this require syscalls?

因为进入main和退出程序是基于系统调用的。

Answer 4

使用 arm-unknown-linux-uclibcgnueabi 编译解决了这个问题。显然 uclibc 实现没有使用 gem5 没有实现的系统调用。

为什么一个简单的 C 程序需要系统调用？

Why would a simple C program need syscalls?

c

gcc

arm

system-calls

gem5

创建裸机程序