位置无关的可执行文件和固定的入口点地址

Question

可以从虚拟地址 space.

中的任意地址加载和运行位置无关的 ELF 可执行文件

我尝试构建以下简单程序：

pie.c

#include <stdio.h>

void main(void)
{
    printf("hello, pie!\n");
}

构建命令：

gcc pie.c -o pie -pie

可执行文件的 ELF header 是：

饼图:

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              DYN (Shared object file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x530 <================= FIXED entry point
  Start of program headers:          64 (bytes into file)
  Start of section headers:          6440 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         9
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         29
  Section header string table index: 28

所以入口点地址是固定的。

那里是符号_start：

0000000000000530 T _start

所以这意味着 _start 必须放在 0x530。

这不是与位置无关自相矛盾吗？

添加 1 - 10:44 2021 年 8 月 16 日上午

我试图在没有 -pie 标志的情况下构建相同的程序：

gcc pie.c -o pie_not

生成的ELFheader为：

pie_not:

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              DYN (Shared object file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x530  <============ Still the same value as with -pie flag
  Start of program headers:          64 (bytes into file)
  Start of section headers:          6440 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         9
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         29
  Section header string table index: 28

并且我进一步比较了构建结果pie和pie_not。它们的二进制文件是相同的。

那么操作系统如何判断哪一个应该被视为位置无关代码？

添加 2 - 10:56 2021 年 8 月 16 日上午

我想我明白了。似乎 gcc 默认使用 -pie。为避免这种情况，我必须明确添加 -no-pie 标志。

gcc pie.c -o pie_not -no-pie

而生成的ELFheader是这样的：

pie_not:

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              EXEC (Executable file) <==== File type also changed!!!
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x400400 <===== Entry point address changed!
  Start of program headers:          64 (bytes into file)
  Start of section headers:          6376 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         9
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         29
  Section header string table index: 28

我相信加载程序依赖于 ELF header 中提交的类型来决定如何处理二进制文件。

Answer 1

对于position-independent 可执行文件，ELF header 中的入口点地址不用作入口点的绝对地址。相反，它用作随机选择的基地址的偏移量。

因此在您的示例中，如果基地址随机选择为 0x567812340000，则执行将从绝对地址 0x567812340530.

开始

位置无关的可执行文件和固定的入口点地址

Position independent executable and fixed entry point address

gcc

position-independent-code

添加 1 - 10:44 2021 年 8 月 16 日上午

添加 2 - 10:56 2021 年 8 月 16 日上午