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gcc - 为什么独立的 C hello 程序在用作动态链接器时会崩溃

问题描述

以下程序：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  for (int j = 0; j < argc; j++)
    printf("%d: %s\n", j, argv[j]);
  return 0;
}

内置在静态链接的 PIE 中：

gcc -g -fpie main.c -static-pie -o ld.so

工作正常：

$ ./ld.so foo bar
0: ./ld.so
1: foo
2: bar

但是当我将该程序用作另一个程序的 ELF 解释器时：

$ gcc -g main.c -Wl,-I./ld.so -o a.out

它像这样崩溃：

gdb -q ./a.out
(gdb) run
Starting program: /tmp/a.out 

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x00007ffff7da84e2 in __ctype_init () at ctype-info.c:31
31    *bp = (const uint16_t *) _NL_CURRENT (LC_CTYPE, _NL_CTYPE_CLASS) + 128;
(gdb) bt
#0  0x00007ffff7da84e2 in __ctype_init () at ctype-info.c:31
#1  0x00007ffff7d9e3bf in __libc_init_first (argc=argc@entry=1, argv=argv@entry=0x7fffffffd728, envp=0x7fffffffd738) at ../csu/init-first.c:84
#2  0x00007ffff7d575cd in __libc_start_main (main=0x7ffff7d56e29 <main>, argc=1, argv=0x7fffffffd728, init=0x7ffff7d57ce0 <__libc_csu_init>, fini=0x7ffff7d57d70 <__libc_csu_fini>, rtld_fini=0x0, 
    stack_end=0x7fffffffd718) at ../csu/libc-start.c:244
#3  0x00007ffff7d56d6a in _start () at ../sysdeps/x86_64/start.S:120

这是为什么？

上面的所有地址都在它自己内部./ld.so，所以它在自己的初始化过程中崩溃。a.out事实上，自从ld.so退出以来，控制永远不会到达。

标签： gccglibcelfdynamic-linking

解决方案

调试时间比我预期的要长一些。

崩溃发生在：

Dump of assembler code for function __ctype_init:
   0x00007ffff7da84d0 <+0>:     mov    $0xffffffffffffffa0,%rax
   0x00007ffff7da84d7 <+7>:     mov    $0xfffffffffffffff0,%rcx
   0x00007ffff7da84de <+14>:    mov    %fs:(%rax),%rax
=> 0x00007ffff7da84e2 <+18>:    mov    (%rax),%rax
   0x00007ffff7da84e5 <+21>:    mov    0x40(%rax),%rsi

与$rax == 0. 当ld.so它自己通过这段代码时，$rax显然是非空的。显然在TLS设置过程中出了点问题，但是什么？

事实证明，GLIBC_dl_phdr从AT_PHDR辅助向量中的 初始化它，然后遍历所有Phdrs 以查找具有PT_TLS类型的一个。

如果没有，则 GLIBC 假定不需要TLS设置。

当ld.so直接运行时，内核提供的辅助向量指向Phdrs ld.so，PT_TLS存在，一切正常。

但是，当间接作为 的解释器ld.so运行时，辅助向量指向s for （而不是 for - 这是设计的）。由于没有任何线程局部变量，因此它也没有段。a.outPhdra.outld.soa.outPT_TLS

结论：目前不可能使用 GLIBC 构建ELF解释器-static-pie，除非非常小心地避免线程本地存储。避免线程本地存储目前似乎也不是一种选择：尽管根本没有使用GLIBC中的任何东西int main() { return 0; }，但微不足道的仍然有一个TLS段。

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