如何在不使用gcc的情况下将使用C标准库的气体汇编程序与ld链接？

Question

作为更准确地了解 C 程序如何工作以及程序能够使用 libc 必须存在的最低内容级别的练习，我自己尝试主要使用 Gas 和 ld 在 x86 汇编中进行编程。

作为一个有趣的小挑战，我成功地组装并链接了几个链接到不同自制动态库的程序，但我无法从头开始编写程序以使用 libc 函数调用而不直接使用 gcc。

我了解各个 C 库函数的调用约定，并通过使用 objdump 和 readelf 彻底检查了 gcc 编译的程序，但还没有了解在 Gas 汇编文件中包含哪些信息以及要调用哪些参数在 ld 中成功链接到 libc。有人对此有任何见解吗？

我在 x86 机器上运行 Linux。

Answer 1

要成功使用带有动态链接的 libc，至少需要做三件事：

1. 链接 /usr/lib/crt1.o，其中包含 _start，这将是ELF 二进制文件的入口点；
2. 链接/usr/lib/crti.o（libc之前）和/usr/lib/crtn.o（之后），它们提供了一些初始化和终止代码；
3. 告诉链接器二进制文件将使用动态链接器 /lib/ld-linux.so。

例如：

$ cat hello.s
 .text
 .globl main
main:
 push %ebp
 mov %esp, %ebp
 pushl $hw_str
 call puts
 add $4, %esp
 xor %eax, %eax
 leave
 ret

 .data
hw_str:
 .asciz "Hello world!"

$ as -o hello.o hello.s
$ ld -o hello -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 /usr/lib/crt1.o /usr/lib/crti.o -lc hello.o /usr/lib/crtn.o
$ ./hello
Hello world!
$

Answer 2

如果您在汇编中定义main，

Matthew 的回答很好地告诉了您最低要求。

让我向您展示如何在系统中找到这些路径。运行：

gcc -v hello_world.c |& grep 'collect2' | tr ' ' '\n'

然后拿起马修提到的文件。

gcc -v 为您提供 GCC 使用的确切链接器命令。

collect2 是 GCC 用作链接器前端的内部可执行文件-end，其接口与ld类似。

在 Ubuntu 14.04 64 位 (GCC 4.8) 中，我最终得到：

ld -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 \
  /usr/lib/x86_64-linux-gnu/crt1.o \
  /usr/lib/x86_64-linux-gnu/crti.o \
  -lc hello_world.o \
  /usr/lib/x86_64-linux-gnu/crtn.o

您可能还需要 -lgcc 和 -lgcc_s。另请参阅：我真的需要 libgcc 吗？

如果您定义 汇编中的_start

如果我定义了_start，则 glibc 的 hello world 只能使用：

ld -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -lc hello_world.o

我不确定这是否可靠，即 crt 是否可靠 可以安全地跳过初始化来调用 glibc 函数。另请参阅：为什么汇编程序只能在与 crt1.o、crti.o 和 crtn.o 链接时才能工作？

Answer 3

我认为这样的事情应该可行：

1. 制作一个简单的C程序
2. gcc -S file.c
3. edit file.s
4. gas file.s
5. ld file.o -lc crt1.o -o myprog

Answer 4

如果您确实使用 _start 而不是 main （如上面的一些注释中提到的），您还需要更改程序退出的方式，否则您将出现段错误：

            .text
            .globl    _start
_start:     
            mov       $hw_str, %rdi
            call      puts
            movl      $0,%ebx   # first argument: exit code.
            movl      $1,%eax   # system call number: sys_exit.
            int       $0x80     # call kernel.

            .data
hw_str:     .asciz "Hello world!"

在 Kubuntu 18.04.2 (gcc (Ubuntu 7.3.0-27ubuntu1~18.04) 7.3.0) 上：

$ as -o hello.o hello.s
$ ld -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -o hello hello.o -lc

另外，找出系统上动态链接器的一种简单方法是编译一个小 C 程序然后在二进制文件上运行 ldd：

test.c：

int main() { return 0; }

针对可执行文件编译并运行 ldd：

$ gcc -o test test.c
$ ldd test
    linux-vdso.so.1 (0x00007ffd0a182000)
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007ff24d8e6000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007ff24ded9000)