linker - MIPS、ELF 和部分链接

Question

我有一个大型软件项目，具有复杂的构建过程，其工作原理如下:

1. 编译各个源文件。
2. 使用 ld -r 将每个模块的目标文件部分链接到另一个 .o。
3. 使用 objcopy -G 隐藏每个模块中的私有(private)符号。
4. 再次使用 ld -r 将模块对象部分链接在一起。
5. 将模块链接到一个共享对象中。

需要执行第 3 步才能允许不导出到项目其余部分的模块私有(private)全局变量。

这一切都可以在 ARM 和 IA32 上正常工作。不幸的是，现在我必须让事情在 mips 上运行(特别是适用于 Android 的 mipsel-linux-gnu)。而且 MIPS 共享对象 ABI 比其他平台上的复杂得多，而且不起作用。

发生的情况是步骤 5 失败并出现以下错误:

CALL16 reloc at 0x1234 not against global symbol

这似乎是因为编译器生成 CALL16 重定位来调用另一个编译单元中的函数，但 CALL16 只允许您调用全局符号 --- 并且由于步骤 3，我们尝试调用的一些符号不再是全局性的。

此时我可以看到几个可能的选项:

• 说服链接器将 CALL16 重定位解析为第 2 步中的正常编译单元内 PC 相关调用。
• 同上，但在第 4 步或第 5 步。
• 告诉编译器不要为编译单元间函数调用生成 CALL16 重定位。
• 其他。

由于外部要求，禁用步骤 3 恐怕不是一个选项。

我真正非常喜欢做的是生成绝对代码，该代码在加载时修补到正确的地址；它更小，更快，并且简单得多，而且我们不需要在进程之间共享库。不幸的是，Android 的 dlopen() 似乎不支持此功能。

目前我已经超出了我的能力范围。大家有什么建议吗？

这是 gcc 4.4.5(来自 Emdebian)，binutils 2.20.1。目标 BFD 是 elf32-tradlittlemips。主机操作系统是Linux，我正在针对Android进行交叉编译。

附录

我也从第 4 步中收到这样的警告。

$MODULE.o: Can't find matching LO16 reloc against `$SYMBOLNAME' for R_MIPS_GOT16 at 0x18 in section `.text.$SYMBOLNAME'

查看步骤 4 输入的反汇编，我可以看到编译器生成的代码如下所示:

50:   8f9e0000        lw      s8,0(gp)
                      50: R_MIPS_GOT16        $SYMBOLNAME
54:   8fd9001c        lw      t9,28(s8)
58:   0320f809        jalr    t9
5c:   00a02021        move    a0,a1

GOT16 不是固定到地址的高半部分吗，并且应该在低半部分后面跟一个 LO16 吗？但代码看起来像是在尝试进行 GOT 间接寻址。这让我很困惑。我不知道这是否与我之前的问题有关，或者是一个不同的问题，或者根本不是问题......

更新

显然 MIPS 根本不支持隐藏的全局符号!

我们通过修改应该隐藏的符号的名称来解决这个问题，这样就没有人能知道它们是什么。这极大地插入了外部需求，但我通过指出这是获得可交付产品的唯一方法来说服管理层。

这完全是可怕的(并且涉及一些令人厌恶的 makefile 工作)，所以我宁愿想要一个更好的解决方案，如果有人有的话......

Answer 1

我不确定您遇到的具体 GOT 问题。 binutils 中的 GOT、LO16/HI16 内容存在很多错误和问题。我认为大多数问题已在您使用的版本中得到修复，除非您的目标是 MIPS16(您似乎没有这样做)。 LO16 实际上只需要在那里，除了 MIPS16 之外，您还可以从 GOT 中提取完整的 26 位偏移量，因为您有 32 位寄存器。 LO16 不是必需的，但某些 ABI/API 仍然正式要求它，但它最多只是一个警告(如果您正在使用它，您可以尝试在该阶段删除 -Werror)。老实说，我只了解该部分的基础知识，但对于您的其余情况，即使没有答案，我也有一些建议(鉴于您设置的复杂性，很难确定)。

在 MIPS(以及我熟悉的大多数程序集)中，您具有基本的三个级别的可见性:本地、全局和弱。此外，您还有共享对象的通信。当然，GNU 喜欢让事情变得更复杂并添加更多内容。 Gas 提供 protected 、隐藏的和内部的(至少，很难跟上所有扩展)。有了所有这些，您手动​​调整可见性的设置步骤似乎就没有必要了。

如果您可以删除变量的中间全局性，那么您就不需要将它们设为非全局性，这只能简化您以后遇到的任何 GOT 问题。

总体问题有点困惑。我不确定隐藏的全局符号是什么意思，这有点矛盾(当然可移植性和特定项目会带来疯狂的问题和限制)。您似乎希望在一个阶段使用交叉汇编单元符号，但在稍后阶段不需要。如果不使用 GNU 扩展(在我的书中最好避免这种情况)，您可能希望将步骤 1-2 中的全局变量替换为 comm 和/或弱全局变量。您始终可以使用预处理器技巧来避免在该阶段出现多个子单元(丑陋，但这是此级别的可移植代码)。

您确实设置了 1) 子模块 2) 子模块 -> 模块 3-5) 模块 -> 共享库。简化一下不会有坏处。您始终可以在 2) 或 3-5) 处插入一个 C 级接口(interface)，只是为了查找 GCC 将为您的架构生成什么程序集，并将其用作将可见性分解为干净接口(interface)的基础。

希望我能为您提供量身定制的解决方案，但如果没有完整的项目可供使用，这是几乎不可能的。我可以放心，虽然 MIPS 位置(特别是工具链)有问题，但可见性选项(特别是如果您使用 Gas、libbfd 和 gcc)是相同的。