c - 如何组装 GAS 程序集并将其与 Open Watcom C 库链接？

Question

我正在尝试生成 16 位 DOS 可执行文件，但使用的是 gcc 编译器。所以我使用的是古老的 gcc-4.3 ia16 端口。我制作了我的构建的 Docker 镜像:https://registry.hub.docker.com/u/ysangkok/ia16-gcc-rask

这是我正在尝试的:

host $ mkdir results
host $ docker run -v $PWD/results:/results -it ysangkok/ia16-gcc-rask
container $ cd results

我没有包含头文件，因为 gcc 不能使用 OpenWatcom 的 libc 头文件。

container $ echo 'main() { printf("lol"); }' > test.c

我没有链接，因为我没有可用的 16 位 binutils。如果我构建目标文件，它不会正确标记为 16 位。

container $ /trunk/build-ia16-master/prefix/bin/ia16-unknown-elf-gcc -S test.c

现在我有了这个程序集文件:

    .arch i8086,jumps
    .code16
    .att_syntax prefix
#NO_APP
    .section    .rodata
.LC0:
    .string "lol"
    .text
    .p2align    1
    .global main
    .type   main, @function
main:
    pushw   %bp
    movw    %sp,    %bp
    subw    $4, %sp
    call    __main
    movw    $.LC0,  %ax
    pushw   %ax
    call    printf
    addw    $2, %sp
    movw    %bp,    %sp
    popw    %bp
    ret
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (GNU) 4.3.0 20070829 (experimental)"

容器外，宿主机内，我尝试用yasm组装:

 % yasm -m x86 -p gas -f elf -o test.o test.s  
test.s:1: warning: directive `.arch' not recognized
test.s:3: error: junk at end of line, first unrecognized character is `p'

我把语法行注释掉，因为 yasm 不理解它，然后重试，这次成功了。

我测试重定位符号:

 % objdump -r test.o

test.o:     file format elf32-i386

RELOCATION RECORDS FOR [.text]:
OFFSET   TYPE              VALUE 
00000007 R_386_PC16        __main
0000000a R_386_16          .rodata
0000000e R_386_PC16        printf

遗憾的是它们是 32 位的。当我尝试在容器中进行链接时，它不起作用:

root@1341f35c4590:/# cd ow/binl/
root@1341f35c4590:/ow/binl# WATCOM=/ow /ow/binl/wlink 
Open Watcom Linker Version 1.9
Portions Copyright (c) 1985-2002 Sybase, Inc. All Rights Reserved.
Source code is available under the Sybase Open Watcom Public License.
See http://www.openwatcom.org/ for details.
Press CTRL/D to finish
WLINK>system dos
WLINK>file /results/test.o
[ comment: i press control-d on the next line ]
WLINK>loading object files
Warning! W1080: file /results/test.o is a 32-bit object file
Error! E2015: file /results/test.o(test.s): bad relocation type specified
Error! E2015: file /results/test.o(test.s): bad relocation type specified
Error! E2015: file /results/test.o(test.s): bad relocation type specified

如果我尝试制作 COFF 而不是 ELF，yasm 甚至无法组装:

root@1341f35c4590:/# cd ow/binl/
root@1341f35c4590:/ow/binl# WATCOM=/ow /ow/binl/wlink 
Open Watcom Linker Version 1.9
Portions Copyright (c) 1985-2002 Sybase, Inc. All Rights Reserved.
Source code is available under the Sybase Open Watcom Public License.
See http://www.openwatcom.org/ for details.
Press CTRL/D to finish
WLINK>system dos
WLINK>file /results/test.o
WLINK>loading object files
Warning! W1080: file /results/test.o is a 32-bit object file
Error! E2015: file /results/test.o(test.s): bad relocation type specified
Error! E2015: file /results/test.o(test.s): bad relocation type specified
Error! E2015: file /results/test.o(test.s): bad relocation type specified

我知道 yasm 不支持 16 位，但也许有解决方法？有 GAS 兼容的 16 位汇编器吗？ GAS-to-Intel 转换器不工作。

Answer 1

我不是专家，但据我所知，没有 16 位 GAS 兼容的汇编程序。

此外，gcc 从未打算生成 8086 16 位代码。 Rask 端口在某种意义上产生 16 位代码默认情况下，操作数大小为 16 位。所以像 mov ax, 1234h 这样的指令被发出为 b8 34h 12h 而不是 66 b8 34h 12h 这将是在实模式下解释为 mov eax, xxxx1234h(如果您在 80386+ 上运行)

地址模式也是如此。

问题是这只是代码，目标文件格式仍然是 32 位的，所以它们最终会被 32 位工具使用，用于v86环境。例如，ELF 不支持 16 位重定位，COFF 也不支持(根据 nasm)。

因此，即使 GCC 和 GAS 生成 16 位代码，它们也只输出相对较新的对象格式。每个给定目标文件的工具都会创建 MZ 或 COM 可执行文件，这些工具是在这些格式之前创建的，并且不支持它们。由于很久以前就不再使用 DOS，因此没有努力增加对新格式的支持。

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非常长的解决方法(不打算使用)

我只能想出两种非常非常困难的方法，将 gcc 用作编译器。

1. 尝试移植到 NASM。 NASM 支持比 YASM 多得多的输出文件格式(同样旧的 16 位格式已被删除)。

使用 -masm=intel 标志组装源文件以获得 Intel 语法。然后你需要一个工具来将 GAS 点指令转换为 NASM 指令。这必须手动编码。它们中的大多数都是简单的替换，例如 .global XXX 到 GLOBAL XXX 但您需要转换有效地址和为未定义的函数添加 EXTERN XXX。

1. 自己搬迁。 (您需要熟练使用 IA16 架构和 DOS)

您不得使用任何外部符号并生成 PIC 代码(-fPIC 标志)和原始二进制文件(即只是代码)。定义一个函数指针结构，一个用于您需要使用的每个外部函数，类似于

struct context_t{    int (*printf)(char* format, ...);     ...};

然后声明一个指向 context_t的指针，比如 context_t* ctx；如果您需要使用像 printf 这样的函数，请改用 ctx->printf。编译代码。

现在创建一个 C 源代码，将其称为加载器，它定义一个 context_t 类型的变量并初始化其指针。然后加载器必须读取二进制文件，找到为 ctx 指针分配的空间并将其设置为其 context_t 变量的地址，然后将二进制文件加载到内存中(在段边界处)并通过远调用执行它。

需要找到指针在文件中的位置，可以使用GCC生成的映射文件(-Xlinker -Map=output.map开关)或者使用签名像旧的 BIOS PCI 32 位服务($PCI 签名)并扫描它。请注意，GCC 生成的代码可能会施加其他约束，但 PIC 开关应将其最小化。您可以在加载程序之后追加二进制文件(请注意，如果您使用 MZ 格式并注意对齐)并简化事情。