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c - 为什么链接会影响同一部分中的相对跳转是否需要重定位？

问题描述

在这个简单的程序中，我在 for 中获得了重定位，但在mainfor中没有：computecompute2

static int compute2()
{
    return 2;
}

int compute()
{
    return 1;
}


int main()
{
    return compute() + compute2();
}

我gcc -c main.cpp在 Ubuntu 21.10 上使用 gcc 11.2.0 编译它。

这是objdump关于main：

000000000000001e <main>:
  1e:   f3 0f 1e fa             endbr64 
  22:   55                      push   rbp
  23:   48 89 e5                mov    rbp,rsp
  26:   53                      push   rbx
  27:   e8 00 00 00 00          call   2c <main+0xe>    28: R_X86_64_PLT32  compute()-0x4
  2c:   89 c3                   mov    ebx,eax
  2e:   e8 cd ff ff ff          call   0 <compute2()>
  33:   01 d8                   add    eax,ebx
  35:   48 8b 5d f8             mov    rbx,QWORD PTR [rbp-0x8]
  39:   c9                      leave  
  3a:   c3                      ret

正如你所看到的，对于compute2（内部链接）的调用有一个没有重定位的相对跳转。但是对于compute（外部链接）的调用存在重定位，即使所有三个函数都在同一个目标文件的同一节中。

为什么需要搬迁？我认为链接器永远不会分割一个部分，所以无论这个部分被加载到哪里，相对地址应该仍然是相同的？为什么链接似乎会影响这一点？

标签： cassemblylinkerx86-64elf

解决方案

本身并不是需要重定位，而是编译器选择通过PLT进行间接寻址（因为可能存在符号插入，或者如果主可执行文件或早期共享库定义了符号）。注意重定位类型R_X86_64_PLT32。

如果您查看编译器的 asm 输出（不是 .o 的反汇编），您会看到call compute@plt.

一个static函数肯定总是使用同一个翻译单元中的定义，但全局符号的其他定义可以优先。

这应该只发生-fPIC在 .c （翻译单元）中定义的符号，而不是构建主可执行文件本身（-fPIE在大多数现代发行版中默认情况下）。

https://godbolt.org/z/qYYWsYf6a 显示 GCC-fPIE仍在使用call compute. 显然 Ubuntu 启用了一些其他选项，使这有所不同？（Godbolt 的 gcc 默认情况下没有启用大多数发行版所做的几件事，因此您需要一些选项来匹配 GCC 在 Ubuntu 上的配置方式。 -fstack-protector-strong不相关，IDK 还有什么。）

请注意，在链接可执行文件（不是共享库）时，调用应该“放松”到不通过 PLT 的直接调用。因此，GCC 可以将所有调用作为call foo@plt.

如果您也在使用-fno-plt，调用将作为 发出call *foo@gotplt(%rip)，这需要 6 个字节，因此将其放宽为直接 5 字节调用 rel32 需要一个字节的填充符；ld 使用无意义的地址大小前缀。（例如，请参阅我关于不能从汇编（yasm）代码中调用 64 位 Linux 上的 C 标准库函数的答案。）

如果您一开始就不想使用此 PLT 间接寻址，则可以为该符号设置 ELF visibility = hidden。在制作共享库时，这是一个非常好的主意，因为在这种情况下，链接器将无法通过 PLT 放宽对您不打算允许符号插入的函数的内部调用的所有间接。

您可以使用-fvisibility=hidden将其设为所有原型的默认值，因此调用将使用call rel32，而不是通过 PLT（或 GOT 与 ）间接调用-fno-plt。然后对于共享库确实要导出的任何函数或变量，请使用__attribute__((visibility("default")))

对于您的情况，-fvisibility=hidden可能会解决您遇到的问题，即使您没有构建可以进入共享库（使用-fPIC）的代码，GCC 也会不必要地间接。

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