Assembly 在静态饼图二进制文件中，重新定位应该如何工作？

考虑这个适用于AMD64 Linux的GNU汇编程序：

.globl _start
_start:
    movl $59, %eax # SYS_execve
    leaq .pathname(%rip), %rdi     # position-independent addressing
    leaq .argv(%rip), %rsi
    movq (%rsp), %rdx
    leaq 16(%rsp,%rdx,8), %rdx
    syscall
    movl $60, %eax # SYS_exit
    movl $1, %edi
    syscall

.section .data
.argv:
    .quad .argv0            # Absolute address as static data
    .quad .argv1
    .quad 0
.pathname:
    .ascii "/bin/"
.argv0:
    .asciz "echo"
.argv1:
    .asciz "hello"

当我使用

gcc-nostlib-static pie构建它并运行它时，它失败了，strace告诉我这会发生：

execve（“/bin/echo”[0x301d，0x3022]，0x7fff9bbe5a08/*28 vars*/）=-1默认值（错误地址）

但是，如果我将其构建为静态非饼图二进制文件或动态饼图二进制文件，它就可以正常工作。看起来问题在于重新定位没有得到处理

在动态饼图二进制文件中，动态链接器可以做到这一点，而在非饼图静态二进制文件中，您不需要运行时重新定位；静态地址是链接时间常数

但是静态饼图二进制文件应该如何工作呢？它们是根本不应该有任何重新定位，还是应该有其他东西来处理它们？
显然，静态PIE仍然将运行时重新定位留给用户空间。如果省略CRT启动代码（使用
-nostlib
），则根本不会发生。这大概就是为什么默认情况下，
gcc-nostlib
不会生成静态饼图的原因

如果您确实链接了glibc的CRT启动代码，它将使用专门用于此目的的代码为您处理。

测试用例：您的
\u start
代码更改为
main
，或者从注释中选择Nate的C示例。（我在搜索
readelf
或
nm
输出时，将全局变量名称更改为长且易于查找。）

一个名为
\u dl\u relocate\u static\u pie
的函数被链接到我的可执行文件中，这一事实非常清楚地证明了glibc提供了该代码。
显然，static pie仍然将运行时重定位留给了用户空间。如果省略CRT启动代码（使用
-nostlib
），则根本不会发生。这大概就是为什么默认情况下，
gcc-nostlib
不会生成静态饼图的原因

如果您确实链接了glibc的CRT启动代码，它将使用专门用于此目的的代码为您处理。

测试用例：您的
\u start
代码更改为
main
，或者从注释中选择Nate的C示例。（我在搜索
readelf
或
nm
输出时，将全局变量名称更改为长且易于查找。）

一个名为
\u dl\u remocate\u static\u pie
的函数被链接到我的可执行文件中，这一事实非常清楚地证明了glibc提供了该代码。
问题在于，您使用的是
-nostlib
，因此您缺少在可执行文件中执行重定位的代码。如果您使用
gcc-static pie
构建一个稍有不同的示例，它将起作用：

.globl main
main:
    movl $59, %eax # SYS_execve
    leaq .pathname(%rip), %rdi     # position-independent addressing
    leaq .argv(%rip), %rsi
    syscall
    movl $60, %eax # SYS_exit
    movl $1, %edi
    syscall

.section .data
.argv:
    .quad .argv0            # Absolute address as static data
    .quad .argv1
    .quad 0
.pathname:
    .ascii "/bin/"
.argv0:
    .asciz "echo"
.argv1:
    .asciz "hello"

问题是您使用的是
-nostlib
，因此缺少在可执行文件本身中执行重定位的代码。如果您使用
gcc-static pie
构建一个稍有不同的示例，它将起作用：

.globl main
main:
    movl $59, %eax # SYS_execve
    leaq .pathname(%rip), %rdi     # position-independent addressing
    leaq .argv(%rip), %rsi
    syscall
    movl $60, %eax # SYS_exit
    movl $1, %edi
    syscall

.section .data
.argv:
    .quad .argv0            # Absolute address as static data
    .quad .argv1
    .quad 0
.pathname:
    .ascii "/bin/"
.argv0:
    .asciz "echo"
.argv1:
    .asciz "hello"

我猜数据（和文本）重新定位在静态饼图中根本不起作用。在用户空间执行开始之前，唯一可以处理它们的是内核，可能没有人希望在内核中有更多的代码。这可能是GCC在默认情况下不会生成静态饼图的原因，即使没有共享库。@PeterCordes:但不知何故，它做的事情与我的系统上的
-fpie-static pie
编译并运行得很好（虽然不是在godbolt上）。@NateEldredge这似乎暗示着（1）glibc会处理它，它对我来说不起作用，因为我没有链接glibc，或者（2）GCC隐藏了一个神奇的函数调用。另外，有趣的是，它在godbolt上不起作用。我想知道这是为什么。一个快速的测试似乎指向理论（1）。如果我使用我的程序，将
\u start
更改为
main
，停止尝试从堆栈中设置
envp
，并去掉
-nostlib
，那么它就可以正常工作。我猜数据（和文本）重定位在静态饼图中根本不起作用。在用户空间执行开始之前，唯一可以处理它们的是内核，可能没有人希望在内核中有更多的代码。这可能是GCC在默认情况下不会生成静态饼图的原因，即使没有共享库。@PeterCordes:但不知何故，它做的事情与我的系统上的
-fpie-static pie
编译并运行得很好（虽然不是在godbolt上）。@NateEldredge这似乎暗示着（1）glibc会处理它，它对我来说不起作用，因为我没有链接glibc，或者（2）GCC隐藏了一个神奇的函数调用。另外，有趣的是，它在godbolt上不起作用。我想知道这是为什么。一个快速的测试似乎指向理论（1）。如果我使用我的程序，将
\u start
更改为
main
，停止尝试从堆栈中设置
envp
，并删除
-nostlib
，则它可以正常工作。
.globl main
main:
    movl $59, %eax # SYS_execve
    leaq .pathname(%rip), %rdi     # position-independent addressing
    leaq .argv(%rip), %rsi
    syscall
    movl $60, %eax # SYS_exit
    movl $1, %edi
    syscall

.section .data
.argv:
    .quad .argv0            # Absolute address as static data
    .quad .argv1
    .quad 0
.pathname:
    .ascii "/bin/"
.argv0:
    .asciz "echo"
.argv1:
    .asciz "hello"