NASM Linux 共享对象错误：针对“.data”重定位 R_X86_64_32S答案

【问题标题】：NASM Linux shared object error: Relocation R_X86_64_32S against '.data'NASM Linux 共享对象错误：针对“.data”重定位 R_X86_64_32S
【发布时间】：2020-01-26 02:43:09
【问题描述】：

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

sudo nasm -felf64 Test_File.asm

我与 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

很遗憾，NASM 编译器没有 -fPIC 选项。

在阅读了许多关于在 Linux 中为 64 位共享库编写与位置无关的代码的资源后，我非常了解这个问题，但我仍然不清楚我需要对位置进行哪些指令更改- 独立于 64 位 NASM。例如，是否所有涉及命名变量的指令都必须是“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 位在如何编写位置无关代码方面存在显着差异，并且一些资源仅集中在 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。该部分侧重于 32 位代码（使用全局偏移表），而不是（基于其他研究）用于 64 位代码。

根据需要，文件以 [BITS 64] 和 [default rel] 开头。
数据段声明为section .data align=16
.data 部分中的每个变量都定义为 dq，例如 number: dq 0。
文件顶部包含以下格式的导出：全局 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，但我仍然得到相同的错误。

这是我的问题：

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]？
是否需要更改 lea 指令（例如 lea rdi,[rel abc]）？
还有其他需要特殊处理的指令类型吗？

我不会在此处发布整个（非常长的）nasm 代码列表，因为我不是在寻找逐行分析。我只想知道 64 位相对寻址需要重写哪些指令类型（例如 mov、cmp、jmp、lea），以及如何重写。它是否只涉及对数据段中定义的变量的访问（例如，mov rcx,[abc]，其中 abc 在数据段中定义为 abc:dq 0）。

总而言之，我的问题是：我需要对 64 位 NASM 的位置无关代码进行哪些更改，因为 NASM 编译器没有 fPIC 选项？我当然不是指逐行，而是需要添加或重写哪些类型的指令。

非常感谢。

【问题讨论】：

标签： linux linker x86-64 nasm

【解决方案1】：

很遗憾，NASM 编译器没有 -fPIC 选项。

当然不是；这是编译器的代码生成选项。 NASM 是汇编器，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中使用ld，而不是手写asm。）

重新编译 = 重新生成 asm 指令，而不是用不同的选项重新组装相同的 asm。编译器就是你的大脑。

是否所有 mov 指令都需要用“rel”关键字重写

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明确使用[rel foo]。

和 3. 还有其他需要特殊处理的指令类型吗？

与mov 指令无关，与寻址模式有关。所有指令（包括 LEA）对寻址模式使用相同的 ModR/M + 可选 SIB + disp0/8/32 编码。（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。但您也不希望这样。）

您还需要避免将地址用作 32 位绝对立即数操作数。因此，如果要将地址放入寄存器，则需要一个 RIP 相对 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

您应该使用 64 位绝对地址的唯一情况是在 .data 或 .rodata 中作为跳转表的内容或其他指向静态地址的指针。不在代码中；请改用 RIP-relative。

显然，您必须避免使用[disp32 + reg] 寻址模式，例如[array + rdi] 或[array + rdx*4]。 唯一的RIP-relative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（因此它可以是像 1024 这样的常量偏移量，根本不是地址）。

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

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。

[abs foo] 是一个扩展为 64 的 disp32 符号。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，但绝对地址仍然必须编码为 32 位有符号整数。这在 PIE/PIC 对象中是不允许的，该对象必须可在 64 位地址空间中的任何位置重定位。