为什么 gcc 在显然不需要时会生成 PLT？

Question

考虑这段代码：

int foo();
int main() {
    foo();
    while(1){}
}

int foo() 在共享对象中实现。

用gcc -o main main.c -lfoo -nostdlib -m32 -O2 -e main --no-pic -L./shared 编译这段代码会得到以下diasm：

$ objdump -d ./main

./main:     file format elf32-i386


Disassembly of section .plt:

00000240 <.plt>:
 240:   ff b3 04 00 00 00       pushl  0x4(%ebx)
 246:   ff a3 08 00 00 00       jmp    *0x8(%ebx)
 24c:   00 00                   add    %al,(%eax)
    ...

00000250 <foo@plt>:
 250:   ff a3 0c 00 00 00       jmp    *0xc(%ebx)
 256:   68 00 00 00 00          push   $0x0
 25b:   e9 e0 ff ff ff          jmp    240 <.plt>

Disassembly of section .text:

00000260 <main>:
 260:   8d 4c 24 04             lea    0x4(%esp),%ecx
 264:   83 e4 f0                and    $0xfffffff0,%esp
 267:   ff 71 fc                pushl  -0x4(%ecx)
 26a:   55                      push   %ebp
 26b:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
 26d:   51                      push   %ecx
 26e:   83 ec 04                sub    $0x4,%esp
 271:   e8 fc ff ff ff          call   272 <main+0x12>
 276:   eb fe                   jmp    276 <main+0x16>

使用以下重定位：

$ objdump -R ./main

./main:     file format elf32-i386

DYNAMIC RELOCATION RECORDS
OFFSET   TYPE              VALUE 
00000272 R_386_PC32        foo
00001ffc R_386_JUMP_SLOT   foo

注意：

1. 代码是用--no-pic编译的，所以不是PIC
2. 在.text 部分（main 函数）中对foo() 的调用不通过 PLT。相反，它只是一个简单的R_386_PC32 重定位，我假设它会在加载时直接重定位到foo 函数的地址。这对我来说很有意义，因为代码不是 PIC，因此无需通过 PLT 添加额外的间接。
3. 即使没有使用，PLT 仍在生成中。那里有一个foo 的条目，我们甚至有一个R_386_JUMP_SLOT 重定位来在加载时（PLT 指向）在GOT 中设置foo 条目。

我的问题很简单：我没有看到代码中的任何地方都使用了 PLT，我也没有看到这里有必要，那么为什么 gcc 会创建它？

Answer 1

--no-pic 不像-no-pie，它似乎是-fno-pic 或-fno-pie 的同义词，影响代码生成但不链接。假设您的发行版的 GCC 默认制作 PIE，您正在制作 PIE，因此不会将调用转换为 foo@plt。

我收到链接器警告 /tmp/ccyRsNtd.o: warning: relocation against 'getpid@@GLIBC_2.0' in read-only section '.text.startup' / warning: creating DT_TEXTREL in a PIE。 （但可执行文件确实可以运行，不像它是 64 位的，call rel32 不能重定位到整个地址空间。）

是的，ld 出于某种原因构建了一个未使用的 PLT 条目，但是您链接的方式完全不标准。

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建立PLT的正常原因是：

ld 链接非 PIE 时会将 call foo 转换为 call foo@plt，而不是在每次程序加载时都需要运行时修复的每个调用点包含文本重定位。

使用-fno-plt 可以获得更高效的 asm，尤其是对于 64 位模式，即使是 PIE 代码也可以有效地直接引用 GOT。

为了做一个更简单的例子，我在 libc (getpid) 中使用了一个函数，而不是自定义库。用gcc -fno-pie -no-pie -m32 -O2 foo.c正常编译，我得到5字节e8 d5 ff ff ff call rel32:call 8049040 <getpid@plt>。

但是添加-fno-plt，我得到6字节ff 15 f4 bf 04 08 call [disp32] - call DWORD PTR ds:0x804bff4。不涉及 PLT，只是用绝对地址引用的 GOT 条目。

无需运行时重定位； .text 部分的此页面可以作为可执行文件的文件支持的私有映射保持“干净”。 （运行时重定位会弄脏它，如果内核想要驱逐该页面，则使其仅由交换空间支持。）

此外，它使用需要早期绑定的“普通”GOT 条目。即使与-nostdlib -lc 和不明智的-e main 一起使用也可以，而不是像普通人那样称呼它_start。由于它是一个动态链接的可执行文件，动态链接器会在您的入口点之前运行并设置 GOT。