linux - NASM Linux 共享对象错误 : Relocation R_X86_64_32S against '.data'

Question

我正在使用 NASM 编译器在 Linux 中编译一个 NASM 64 位共享对象并与 ld 链接。它使用以下字符串编译为目标文件:

sudo nasm -felf64 Test_File.asm

我用ld链接:

sudo ld -shared Test_File.o -o Test_File.so

我收到以下错误:

Relocation R_X86_64_32S against '.data' can not be used when making a shared object; recompile with -fPIC

ld: final link failed: Nonrepresentable section on output

不幸的是，NASM 编译器没有 -fPIC 选项。

在阅读了许多有关在 Linux 中为 64 位共享库编写位置无关代码的资源后，我非常了解这个问题，但我仍然不清楚我需要对哪些指令进行更改才能定位-独立于 64 位 NASM。例如，是否所有涉及命名变量的指令都需要是“rel”——例如，movsd xmm0,[rel abc] 而不是 movsd xmm0,[abc]？我知道 R_X86_64_32S 表示 32 位寻址，但我的代码中没有任何 32 位寻址。

此外，32 位和 64 位在如何编写与位置无关的代码方面存在显着差异，一些资源仅集中在 32 位代码上。甚至 NASM 手册中的第 9.2 节编写 NetBSD/FreeBSD/OpenBSD 和 Linux/ELF 共享库也不清楚如何将 64 位代码更改为与位置无关的代码。该部分重点介绍 32 位代码(使用全局偏移表)，它不(基于其他研究)用于 64 位代码。

1. 根据需要，文件以 [BITS 64] 和 [default rel] 开头。

2. 数据段声明为section .data align=16

3. .data 段中的每个变量都定义为 dq，例如，number: dq 0。

4. 文件顶部包含以下格式的导出:global ABC:function。

我怀疑只有数据移动指令会受到影响——数学指令不会。对于 realloc 的外部调用，我添加了 wrt ..plt 特殊符号，但我仍然遇到相同的错误。

这是我的问题:

1. 是否所有的 mov 指令都需要用“rel”关键字重写，例如，mov rax,[rel abc] 而不是 mov rax,[abc]？

2. lea 指令是否需要更改(例如，lea rdi,[rel abc])？

3. 还有其他需要特殊处理的指令类型吗？

我不会在这里发布完整的(很长的)nasm 代码 list ，因为我不想逐行分析。我只想知道哪些指令类型(例如，mov、cmp、jmp、lea)需要为 64 位相对寻址重写，以及如何重写。它是否仅涉及对数据部分中定义的变量的访问(例如，mov rcx，[abc]，其中 abc 在数据部分中定义为 abc:dq 0)。

总而言之，我的问题是:由于 NASM 编译器没有 fPIC 选项，我需要为 64 位 NASM 的位置无关代码做哪些更改？我当然不是说逐行，而是需要添加或重写哪些类型的指令。

非常感谢。

Answer 1

Unfortunately, the NASM compiler does not have a -fPIC option.

当然不是；这是编译器 的代码生成选项。 NASM 是一个汇编器，而不是编译器；它汇编的指令由源文件设置，而不是命令行选项。 (错误消息假设人们在编译器输出上使用 ld，而不是手写的 asm。)

重新编译 = 重新生成 asm 指令，而不是使用不同的选项重新组装相同的 asm。编译器就是您的大脑。

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1. Do all mov instructions need to be rewritten with the "rel" keyword

不，您可以像普通人一样在文件顶部使用 default rel 而不是修改每个寻址模式以显式使用 [rel foo ]。

2. and 3. Are there any other instruction types that need special handling?

与mov指令无关，与寻址方式有关。所有指令(包括 LEA)都使用相同的 ModR/M + 可选 SIB + disp0/8/32 编码来寻址模式。 (除了 mov 的一种形式，它在加载/存储 AL/AX/EAX/RAX 时可以使用 64 位绝对地址。但你也不希望这样。)

您还需要避免将地址用作 32 位绝对立即操作数。因此，如果您要将地址放入寄存器，则需要一个 RIP 相关的 LEA，而不是可以在位置相关代码中使用的更高效的 5 字节 mov-immediate。

;; putting a label address into a register
default rel
    mov edi, my_string     ; optimal in position-dependent executables on Linux
    lea rdi, [my_string]   ; optimal otherwise, best you can do for PIC/PIE

    mov rdi, my_string     ; Never use: 64-bit absolute is inefficient

唯一应该使用 64 位绝对地址的情况是在 .data 或 .rodata 中用于跳转表的内容或其他指向静态地址的指针。不在代码中；改用 RIP-relative。

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显然，您必须避免 [disp32 + reg] 寻址模式，例如 [array + rdi] 或 [array + rdx*4] . 唯一的 RIP 相对寻址模式是 [RIP + rel32]；其他模式仍然使用 32 位位移作为符号扩展的 32 位绝对值(因此它可以是一个常量偏移量，如 1024，根本不是地址)。

Mach-O 64-bit format does not support 32-bit absolute addresses. NASM Accessing Array (MachO64 从不允许 32 位绝对值，因此它与 Linux/ELF PIC 对象的限制相同)

I know that R_X86_64_32S indicates 32-bit addressing, but I don't have any 32-bit addressing in my code.

[abs foo] 是一个 disp32 符号扩展到 64。这就是重定位类型为 32S 的原因。相比之下，mov edi, foo 使用 R_X86_64_32。

它不是 32 位地址大小，但绝对地址仍必须编码为 32 位有符号整数。这在 PIE/PIC 对象中是不允许的，它必须可重定位在 64 位地址空间中的任何位置。

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相关:

• 32-bit absolute addresses no longer allowed in x86-64 Linux? (关于 PIE 与非 PIE 可执行文件，但仍然对 32 位绝对地址有有用的评论)
• Mach-O 64-bit format does not support 32-bit absolute addresses. NASM Accessing Array
• How to print a number in assembly NASM?展示了如何通过 PLT 或 gcc -fno-plt 风格从 NASM PIE/PIC 代码调用 libc 函数，使用 call [rel printf wrt ..got]

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PIC 库应该支持符号插入。参见 Sorry state of dynamic libraries on Linux了解更多。

如果您想要有效地内部访问您自己的global 符号(无需通过 GOT)，您可能需要为它们定义弱别名，这些别名具有“隐藏的”ELF能见度。或者简单地将 2 个标签放在同一个地方，一个全局的一个隐藏。参见 7.9.5 elf Extensions to the GLOBAL Directive在 NASM 手册中:

   global   hashlookup:function hidden

此外，NASM 手册说明:

Declaring the type and size of global symbols is necessary when writing shared library code. For more information, see section 9.2.4.