gcc - 如何使用 ld 手动运行生成 elf 可执行文件？

Question

我正在努力了解在生成可执行文件时链接过程是如何工作的。为此，我正在阅读 Ian Taylor's blog series关于它，但目前有很多内容超出了我的范围 - 所以我想看看它在实践中是如何工作的。

目前我生成了一些目标文件并通过 gcc 将它们链接到:

gcc -m32 -o test.o -c test.c
gcc -m32 -o main.o -c main.c
gcc -m32 -o test main.o test.o

如何使用 ld 复制 gcc -m32 -o test main.o test.o 阶段？

我尝试了一个非常天真的方法:ld -A i386 ./test.o ./main.o

但这会返回这些错误:

ld: i386 architecture of input file `./test.o' is incompatible with i386:x86-64 output
ld: i386 architecture of input file `./main.o' is incompatible with i386:x86-64 output
ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 00000000004000b0
./test.o: In function `print_hello':
test.c:(.text+0xd): undefined reference to `_GLOBAL_OFFSET_TABLE_'
test.c:(.text+0x1e): undefined reference to `puts'
./main.o: In function `main':
main.c:(.text+0x15): undefined reference to `_GLOBAL_OFFSET_TABLE_

我最困惑的是 _start 和 _GLOBAL_OFFSET_TABLE_ 丢失了 - gcc 给 ld 添加它们？

文件如下:

main.c

#include "test.h"


void main() 
{
    print_hello();
}

test.h

void print_hello();

test.c

#include <stdio.h>


void print_hello()
{
    puts("Hello, world");
}

Answer 1

@sam:我不是回答你问题的最佳人选，因为我是编译方面的初学者。我知道如何编译程序，但我并不真正了解所有细节 (https://en.wikipedia.org/wiki/Compilers:_Principles,_Techniques,_and_Tools)因此，今年我决定尝试了解编译的工作原理，并且我尝试或多或少地尝试做与您几天前尝试过的相同的事情。由于没有人回答，我将揭露我所做的事情，但我希望高手补充我的回答。

简答:建议不要直接使用ld，而是直接使用gcc。尽管如此，如您所写，了解链接过程的工作原理还是很有趣的。此命令适用于我的计算机:
ld -m elf_i386 -dynamic-linker/lib/ld-linux.so.2 -o test test.o main.o/usr/lib/crt1.o/usr/lib/libc.so/usr/lib/crti.o/usr/lib/crtn.o

很长的答案:
我如何找到上面的命令？
按照 n.m 的建议，使用 -v 选项运行 gcc。
gcc -v -m32 -o test main.o test.o

...
/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/collect2 ... (many options and parameters)
....

如果您使用这些选项和参数(复制和粘贴)运行 ld，它应该可以工作。
用 -m elf_i386 试试你的命令(cf. collect2 参数)
ld -m elf_i386 test.o main.o

ld: warning: cannot find entry symbol _start; ....

在完整的 ld 命令中使用的目标文件中查找符号 _start。
readelf -s/usr/lib/crt1.o(或 objdump -t)

Symbol table '.symtab' contains 18 entries:
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
...
11: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT 2 _start

将此对象添加到您的 ld 命令:
ld -m elf_i386 test.o main.o/usr/lib/crt1.o

... undefined reference to `__libc_csu_fini'...

在对象文件中查找这个新引用。由于 -L、-l 选项和一些 .so 包含其他库，因此不太清楚知道使用了哪些库/目标文件。例如，cat/usr/lib/libc.so。但是，带 --trace 选项的 ld 会有所帮助。试试这个命令
ld --trace ... (collect2 parameters)
最后，你应该找到
ld -m elf_i386 -o test test.o main.o/usr/lib/crt1.o/usr/lib/libc_nonshared.a/lib/libc.so.6/usr/lib/crti.o
或更短(cf . cat/usr/lib/libc.so)
ld -m elf_i386 -o test test.o main.o/usr/lib/crt1.o/usr/lib/libc.so/usr/lib/crti.o
它编译但不运行(尝试运行./test)。它需要正确的 -dynamic-linker 选项，因为它是一个动态链接的 ELF 可执行文件。 (cf collect2参数找一下)
ld -m elf_i386 -dynamic-linker/lib/ld-linux.so.2 -o test test.o main.o/usr/lib/crt1.o/usr/lib/libc.so/usr/lib/crti.o
但是，它不会运行(段错误(核心已转储))，因为您需要 _init 和 _fini 函数的结尾( https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gccint/Initialization.html)。添加 ctrn.o 对象。
ld -m elf_i386 -dynamic-linker/lib/ld-linux.so.2 -o test test.o main.o/usr/lib/crt1.o/usr/lib/libc.so/usr/lib/crti.o/usr/lib/crtn.o
./test

Hello, world