在 64 位 x86 平台上比较 PIE、PIC 代码和可执行文件有什么区别?

What are the differences comparing PIE, PIC code and executable on 64-bit x86 platform?

测试是在 Ubuntu 12.04 64 位上进行的。 x86架构。

我对位置无关可执行文件 (PIE) 和位置无关代码 (PIC) 的概念感到困惑,我猜它们不是正交的。

这是我的快速实验。

gcc -fPIC -pie quickSort.c -o a_pie.out
gcc -fPIC      quickSort.c -o a_pic.out
gcc                           a.out

objdump -Dr -j .text a.out > a1.temp
objdump -Dr -j .text a_pic.out > a2.temp
objdump -Dr -j .text a_pie.out > a3.temp

我有以下发现。

A. a.out包含一些PIC代码,但是只有抵制在libc prologue和epilogue函数中,如图在下面:

4004d0:       48 83 3d 70 09 20 00    cmpq   [=11=]x0,0x200970(%rip)        # 600e48 <__JCR_END__> 

在我的简单快速排序程序的汇编指令中,我没有找到任何 PIC 指令。

B. a_pic.out 包含 PIC 代码,我没有找到任何 non-PIC 说明...在我的快速排序程序的指令中,所有全局数据都通过 PIC 指令访问,如下所示:

  40053b:       48 8d 05 ea 02 00 00    lea    0x2ea(%rip),%rax        # 40082c <_IO_stdin_used+0x4>

C. a_pie.out 包含与 a_pic.out 语法相同的指令。但是,a_pie.out的.text段的内存地址范围为0x630到0xa57,而a_pic.out的同一段的内存地址范围为0x400410到0x400817。

谁能给我解释一下这些现象?特别是发现 C。同样,我真的很困惑 PIE 与 PIC,并且不知道如何解释 C..

I am confused about the concept Position Independent Executable (PIE) and Position Independent code (PIC), and I guess they are not orthogonal.

PIEPIC 之间唯一真正的区别是您可以 PIC 中插入 符号,但不能在 PIE。除此之外,它们几乎是等价的。

您可以阅读有关符号插入的内容 here

C. a_pie.out contains syntax-identical instructions comparing with a_pic.out. However, the memory addresses of a_pie.out's .text section range from 0x630 to 0xa57, while the same section of a_pic.out ranges from 0x400410 to 0x400817.

很难理解您对此感到惊讶的地方。

PIE 二进制文件被链接为共享库,因此它的默认加载地址(第一个 LOAD 段的 .p_vaddr)为零。期望某些东西会将此二进制文件从零页重新定位,并将其加载到某个随机地址。

另一方面,非PIE 可执行文件总是 加载到其链接地址。在 Linux 上,x86_64 二进制文件的默认地址是 0x400000,因此 .text 离那里不远。