OSX ld：为什么 pagezero_size 在 64b OSX 上默认为 4GB？答案

【问题标题】：OSX ld: why does pagezero_size default to 4GB on 64b OSX?OSX ld：为什么 pagezero_size 在 64b OSX 上默认为 4GB？
【发布时间】：2018-04-05 13:56:19
【问题描述】：

这是一个 OSX 链接器问题。我不认为 OSX（BSD 或 Mach 层）关心零页有多大，或者它是否存在。我认为这是一个工具的事情。但这是我的意见，这就是我要问的原因。

-pagezero_size 大小：默认情况下，链接器会创建一个从地址 0 开始的不可读段，名为 __PAGEZERO。如果取消引用 NULL 指针，它的存在将导致总线错误。

这很清楚；它用于捕获 NULL ptrs。在 32b OSX 系统上，段的大小为 4KB，即系统页面大小。但是在当前的 64b 系统上，这个段的大小增加到 4GB。为什么它不保持在系统页面大小 4KB 或体系结构的最大页面大小 2MB？这意味着我根本不能使用 32b 绝对寻址。

使用此标志并覆盖默认值是否有任何问题？ Apple Store 规则，...？

（此功能特定于 OSX ld64 链接器。该功能至少可以追溯到 2006 年 3 月 ld64-47.2。地址空间布局随机化和 64b 支持从 2007 年 10 月的 Leopard 开始。）

【问题讨论】：

我猜想，看过 x86_64 寻址模式后，这不会“花费”任何东西，因为寻址模式并不真正支持短地址。同时，如果您禁止较低的 4GB 寻址，那么您将强制程序为 64b 干净。但是，这是 OSX 的事情，GNU ld 不这样做，也不提供此开关。
ld64/Options.cpp 中的代码说： case CPU_TYPE_ARM64: case CPU_TYPE_X86_64: // 所有操作系统上 x86_64 的前 4GB fZeroPageSize = 0x100000000ULL;休息;所以 x86_64 和 ARMv8 是 4GB，但没有说明原因。
一个用“cc -pagezero_size=0x1000 test.c”编译+链接的简单的hello world程序立即以“Killed: 9”终止。用“otool -l a.out|more”查看 a.out，它缺少 __PAGEZERO 部分。与“cc -pagezero_size=0x0000000100000000 test.c”的结果相同。所以你不能随便将 PAGEZERO 大小设置为 4096。
“这意味着我根本不能使用 32b 绝对寻址”——这是一件好事，因为 macho64 文件格式根本不支持它。即使您更改了标志，汇编器也不会让您生成包含 32 位绝对寻址的 macho64 目标文件。请参阅 here 和 here。目的似乎是使所有 32 位指针无效，这有好处。
谢谢，但我打算将一个页面 mmap() 到低 4GB，然后使用正常的 64b 寄存器寻址。我有一个很好的理由。是的，我确实认为 Apple 出于 64b 清洁度和 ASLR 的原因试图使所有 32b 点无效。是的，我认为没有办法解决这个问题。

标签： macos x86-64 ld

【解决方案1】：

-pagezero_size 选项是链接器选项，而不是编译器选项。因此，当您使用编译器驱动链接时，您需要将其作为-Wl,-pagezero_size,0x1000（或您想要的任何大小）传递。这工作正常。我参与的 Wine 项目依赖于它来实现其 64 位构建的兼容性。

我对为什么 64 位的默认页面零大小为 4GB 的理解是为了捕捉指针无意中存储在 32 位变量中并因此被截断的情况。当它最终被转换回指针时，它将处于低 4GB 中，因此无效。任何取消引用的尝试都会导致访问冲突。

更新：

似乎-pagezero_size 也被识别为编译器选项，并且在我的测试中工作得很好。无论哪种方式，我都会得到一个正常运行的可执行文件，并且otool 显示了一个所需大小的__PAGEZERO 段。

您使用的是什么版本的工具？我在 Sierra (10.12.6) 上使用 Xcode 8：

$ cc --version
Apple LLVM version 8.1.0 (clang-802.0.41)
...

【讨论】：

命令行叮当声。 Apple LLVM 版本 9.0.0 (clang-900.0.38) 应该是最新的+最好的。谢谢。这对我有用。 Wine 使用它是有道理的，很高兴知道我处于良好的领域，因为我认为我不是。