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GCC -fPIC 选项生成位置无关代码(Position-Independent Code)

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-fPIC 作用于编译阶段,告诉编译器产生与位置无关代码(Position-Independent Code),
则产生的代码中,没有绝对地址,全部使用相对地址,故而代码可以被加载器加载到内存的任意
位置,都可以正确的执行。这正是共享库所要求的,共享库被加载时,在内存的位置不是固定的。

如果不加-fPIC,则加载.so文件的代码段时,代码段引用的数据对象需要重定位, 重定位会修改代码段的内容,

这就造成每个使用这个.so文件代码段的进程在内核里都会生成这个.so文件代码段的copy.每个copy都不一样,取决于 这个.so文件代码段和数据段内存映射的位置.

不加fPIC编译出来的so,是要再加载时根据加载到的位置再次重定位的.(因为它里面的代码并不是位置无关代码)
如果被多个应用程序共同使用,那么它们必须每个程序维护一份so的代码副本了.(因为so被每个程序加载的位置都不同,显然这些重定位后的代码也不同,当然不能共享)

non-PIC 与 PIC 代码的区别主要在于 access global data, jump label 的不同。

如下图所示,是未使用PIC(左侧)和使用了PIC(右侧)后对应函数hello调用的汇编代码。

比如一条 access global data 的指令,
non-PIC 的形势是:ld r3, var1
PIC 的形式则是:ld r3, var1-offset@GOT,意思是从 GOT 表的 index 为 var1-offset 的地方处
指示的地址处装载一个值,即var1-offset@GOT处的4个 byte 其实就是 var1 的地址。这个地址只有在运行的时候才知道,是由 dynamic-loader(ld-linux.so) 填进去的。

再比如 jump label 指令
non-PIC 的形势是:jump printf ,意思是调用 printf。
PIC 的形式则是:jump printf-offset@GOT,
意思是跳到 GOT 表的 index 为 printf-offset 的地方处指示的地址去执行,
这个地址处的代码摆放在 .plt section,
每个外部函数对应一段这样的代码,其功能是呼叫dynamic-loader(ld-linux.so) 来查找函数的地址(本例中是 printf),然后将其地址写到 GOT 表的 index 为 printf-offset 的地方,
同时执行这个函数。这样,第2次呼叫 printf 的时候,就会直接跳到 printf 的地址,而不必再查找了。

转载自:https://dwz.cn/fCIJksbu

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