为什么独立的 C hello 程序在用作动态链接器时会崩溃

Question

以下程序：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  for (int j = 0; j < argc; j++)
    printf("%d: %s\n", j, argv[j]);
  return 0;
}

内置于静态链接的 PIE 中：

gcc -g -fpie main.c -static-pie -o ld.so

工作正常：

$ ./ld.so foo bar
0: ./ld.so
1: foo
2: bar

但是当我将该程序用作 另一个 程序的 ELF 解释器时：

$ gcc -g main.c -Wl,-I./ld.so -o a.out

它像这样崩溃：

gdb -q ./a.out
(gdb) run
Starting program: /tmp/a.out 

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x00007ffff7da84e2 in __ctype_init () at ctype-info.c:31
31    *bp = (const uint16_t *) _NL_CURRENT (LC_CTYPE, _NL_CTYPE_CLASS) + 128;
(gdb) bt
#0  0x00007ffff7da84e2 in __ctype_init () at ctype-info.c:31
#1  0x00007ffff7d9e3bf in __libc_init_first (argc=argc@entry=1, argv=argv@entry=0x7fffffffd728, envp=0x7fffffffd738) at ../csu/init-first.c:84
#2  0x00007ffff7d575cd in __libc_start_main (main=0x7ffff7d56e29 <main>, argc=1, argv=0x7fffffffd728, init=0x7ffff7d57ce0 <__libc_csu_init>, fini=0x7ffff7d57d70 <__libc_csu_fini>, rtld_fini=0x0, 
    stack_end=0x7fffffffd718) at ../csu/libc-start.c:244
#3  0x00007ffff7d56d6a in _start () at ../sysdeps/x86_64/start.S:120

这是为什么？

以上所有地址都在./ld.so本身，所以在自己初始化的时候崩溃了。事实上，由于 ld.so 退出，控制永远不会达到 a.out。

Answer 1

调试花费的时间比我预期的要长。

崩溃发生在：

Dump of assembler code for function __ctype_init:
   0x00007ffff7da84d0 <+0>:     mov    [=10=]xffffffffffffffa0,%rax
   0x00007ffff7da84d7 <+7>:     mov    [=10=]xfffffffffffffff0,%rcx
   0x00007ffff7da84de <+14>:    mov    %fs:(%rax),%rax
=> 0x00007ffff7da84e2 <+18>:    mov    (%rax),%rax
   0x00007ffff7da84e5 <+21>:    mov    0x40(%rax),%rsi

和 $rax == 0。当 ld.so 本身通过此代码时，$rax 显然是非 NULL。显然 TLS 设置过程中出了点问题，但是什么？

事实证明，GLIBC 从辅助向量中的 AT_PHDR 初始化其 _dl_phdr，然后遍历所有 Phdr 以寻找具有 PT_TLS 类型的.

如果没有，则 GLIBC 假定不需要 TLS 设置。

当ld.so直接运行时，内核提供的辅助向量指向Phdrs for ld.so，PT_TLS存在，一切正常。

但是当ld.so作为a.out的解释器间接运行时，辅助向量指向[=25=的Phdrs ]（而不是 ld.so——这是设计的）。由于 a.out 没有任何线程局部变量，因此它也没有 PT_TLS 段。

结论：目前无法使用 -static-pie 和 GLIBC 构建 ELF 解释器，除非非常小心地避免线程本地存储。并且避免线程本地存储目前似乎也不是一个选项：一个微不足道的 int main() { return 0; } 仍然有一个 TLS 段，尽管根本没有使用 GLIBC 中的 anything。

为什么独立的 C hello 程序在用作动态链接器时会崩溃

Why does a standalone C hello program crash when used as a dynamic linker

gcc

glibc

elf

dynamic-linking