专家 - GCC 和 ld 链接器：重新初始化 .data 部分中包含的变量？

Question

在 C 程序中，我需要重新初始化所有全局变量，因为它们在程序启动时处于测试目的。

我想通过重新初始化功能重现 GCC 库从加载内存地址、LMA 到 VMA（运行时地址）的数据复制。 例如，如果 foo 变量被声明为全局变量并被初始化。如果我的重新初始化函数是 re_init():

#include <stdio.h> 
int foo1 = 42;
int foo2 = 777;

int main(){
    foo1 = 0;
    foo2 = 0;
    re_init();
    printf("foo1:%d and foo2:%d",foo1,foo2);
    return 0;
}

那么我想作为输出：

foo1:42 and foo2:777

我相信正确的方法是使用默认链接器文件，也许还有将启动值复制到 RAM 的启动代码。 那么，有了GCC（cygwin），我应该怎么做才能实现这一目标呢？

编辑：此页面似乎有更精确的内容： http:// resources.redhat.com/binutils/docs-2.12/ld.info/Output-Section-LMA.html#Output%20Section%20LMA

Answer 1

我不知道 cygwin 是如何做到这一点的，但一般来说，数据部分不会从其 LMA 复制到其 VMA；相反，可执行文件的相关块由内核内存映射到所需 VMA 处的 RAM，然后动态链接器执行指向数据部分的任何重定位。

因此，要从可执行文件的内容重新初始化数据部分，您必须复制足够的动态链接器和内核端可执行加载程序来： 查找可执行文件（这不一定是 argv[0]）；解析其标头并找到数据部分；销毁旧的映射并在适当的 VMA 处重新创建它；重新进行所有搬迁；然后处理由于您从其下面拉出 C 库的运行时状态而引起的所有后果（这不仅是数据部分中您自己的全局变量，还存在 stdout 和 malloc 的主分配表之类的东西）。

对“unexec”和“undump”进行一些搜索，它们正在解决类似（但不相同）的问题，这可能会为您提供可以回收的代码。

Answer 2

你所走的道路充满了可移植性问题、错误和悲伤。

解决这个问题的最佳方法是：全局变量很糟糕！我会将所有代码分解出来，将状态存储在“上下文”结构中，并进行传递。这样重置“状态”只是制造一个新的“上下文”结构。

Answer 3

这是另一个解决方案的想法，尽管我仍然认为消除全局状态是更好的解决方案。

通过宏在头文件中定义所有全局变量：

globals.h:

DEFINE_GLOBAL(int, foo, 5);
DEFINE_GLOBAL(char, bar, 'x');

main.c:

#include <stdio.h>

#define DEFINE_GLOBAL(type, name, initialvalue) type name = initialvalue
#include "globals.h"
#undef DEFINE_GLOBAL

void resetState() {
    #define DEFINE_GLOBAL(type, name, initialvalue) name = initialvalue
    #include "globals.h"
    #undef DEFINE_GLOBAL
}

我还没有测试过这个，所以它可能需要一些语法修正 - 但我认为这个概念是合理的。