如何强制 gcc 在 PIC 代码中直接调用函数？答案

【问题标题】：How do I force gcc to call a function directly in PIC code?如何强制 gcc 在 PIC 代码中直接调用函数？
【发布时间】：2016-04-01 10:41:33
【问题描述】：

考虑以下函数：

extern void test1(void);
extern void test2(void) {
    test1();
}

这是 gcc 在 amd64 Linux 上没有-fpic 时生成的代码：

test2:
    jmp test1

当我使用 -fpic 编译时，gcc 通过 PLT 显式调用以启用符号插入：

test2:
    jmp test1@PLT

但是，对于位置无关的代码，这并不是严格需要的，如果我不想支持，可以省略。如有必要，链接器无论如何都会将跳转目标重写为 PLT 符号。

如何在不更改源代码且不使编译后的代码不适用于共享库的情况下，使函数调用直接转到其目标而不是显式通过 PLT？

【问题讨论】：

你的意思是你的库/可执行文件中的调用？这应该是可能的，也许通过定义一个私人别名或其他东西。但是对于仅动态链接的库中函数的调用，我不确定运行时链接器能否解析此类引用。
@PeterCordes 如果没有-fpic，链接器会在适当/需要时自动将对符号的引用重写为 PLT 引用。这就是我想要的行为，即编译器生成对所有函数的正常调用，而链接器重写调用到另一个共享对象的调用。
-fno-semantic-interposition 做你想做的事吗？另见stackoverflow.com/questions/34102989/…。这个问题是不是其中任何一个问题的重复？
@PeterCordes 似乎没有什么不同，但我记住了这个选项。
未来读者：另请参阅stackoverflow.com/questions/10849308/…，了解在跨共享对象边界调用时试图避免 PLT。（例如从程序到库）。

标签： c gcc x86 position-independent-code plt

【解决方案1】：

如果你声明test1()隐藏（__attribute__((__visibility__("hidden")))，跳转将是直接的。

现在test1() 可能不会在其源翻译单元中被定义为隐藏，但我相信除了 C 语言保证 &test1 == &test1 可能在运行时为您破坏如果其中一个指针时，这种差异不会造成任何伤害是通过隐藏引用获得的，一个是通过公共引用获得的（公共引用可能是通过预加载或查找范围内当前引用之前的 DSO 插入的，而隐藏引用（导致直接跳转）有效防止任何一种插入）

更合适的处理方法是为test1() 定义两个名称——一个公共名称和一个私有/隐藏名称。

在 gcc 和 clang 中，这可以通过一些别名魔法来完成，这只能在定义符号的翻译单元中完成。

宏可以让它更漂亮：

#define PRIVATE __attribute__((__visibility__("hidden")))
#define PUBLIC __attribute__((__visibility__("default")))
#define PRIVATE_ALIAS(Alias,OfWhat) \
    extern __typeof(OfWhat) Alias __attribute((__alias__(#OfWhat), \
                                 __visibility__("hidden")))

#if HERE
PUBLIC void test1(void) { }
PRIVATE_ALIAS(test1__,test1);
#else
PUBLIC void test1(void);
PRIVATE void test1__(void);
#endif

void call_test1(void) { test1(); }
void call_test1__(void) { test1__(); }

void call_ext0(void) { void ext0(void); ext0(); }
void call_ext1(void) { PRIVATE void ext1(void); ext1(); }

上面将(-O3, x86-64)编译成：

call_test1:
        jmp     test1@PLT
call_test1__:
        jmp     test1__
call_ext0:
        jmp     ext0@PLT
call_ext1:
        jmp     ext1

（定义 HERE=1 额外内联了 test1 调用，因为它很小且是本地的，并且 -O3 已打开）。

https://godbolt.org/g/eZvmp7 上的实时示例。

【讨论】：

“破坏了 C 语言的保证”——哪一个？
@yugr 感谢您的评论。 IDK 为什么我有最后一段。刚刚尝试过， -fno-semantic-interposition 似乎并没有消除进行实际函数调用的PLT间接。我暂时把它删了。相信其余的应该没问题，尤其是。关于同一对象同时具有隐藏和可见别名的部分。

【解决方案2】：

如果您无法更改源代码，则可以使用大锤：-Bsymbolic 链接器标志：

创建共享库时，将对全局符号的引用绑定到共享库中的定义（如果有）。正常情况下是可以的对于链接到共享库的程序以覆盖定义在共享库中。此选项仅在 ELF 平台上有意义支持共享库。

但请注意，如果库的某些部分依赖于符号插入，它会中断。我建议使用不需要导出的隐藏函数（通过使用 __attribute__((visibility("hidden"))) 注释它们）或通过 hidden aliases 调用它们（专门设计用于以受控方式进行无 PLT 的库内调用） .

【讨论】：