aarch64-elf-g++ -fPIC 为局部和全局符号提供不同的值答案

【问题标题】：aarch64-elf-g++ -fPIC gives different values for local and global symbolaarch64-elf-g++ -fPIC 为局部和全局符号提供不同的值
【发布时间】：2018-03-05 04:22:12
【问题描述】：

windows 10下，使用linaro提供的交叉编译工具链，全名gcc-linaro-7.2.1-2017.11-i686-mingw32_aarch64-elf（可上网搜索），编译如下代码sn-p：

// file test.cpp

// ASM_DEFINE_LOCAL_SYM and ASM_DEFINE_GLOBAL_SYM defines assembler symbol,
// one is local and the other is global, as their name indicated
#define ASM_DEFINE_LOCAL_SYM(sym) __asm__ __volatile__(#sym ":\n\t")
#define ASM_DEFINE_GLOBAL_SYM(sym) __asm__ __volatile__(".global " #sym " \n\t;" #sym ":\n\t")

void testIfLocalSymWrongs()
{
    kout << "func address = " <<reinterpret_cast<uint64_t>(testIfLocalSymWrongs) << "\n";
    extern char local[];
    extern char global[];

    ASM_DEFINE_LOCAL_SYM(local);
    ASM_DEFINE_GLOBAL_SYM(global);
    kout << "local = " << reinterpret_cast<uint64_t>(local) << "\n";
    kout << "global = " << reinterpret_cast<uint64_t>(global) << "\n";
}

代码不完整，因为我正在裸机环境中测试迷你内核。在上面的代码中，kout 只是将字符写入串行端口（当使用像raspberry pi 3 这样的硬件时）或控制台（当使用模拟器，例如QEMU），但我认为它不需要是完整的。不管怎样，编译命令是aarch64-elf-g++ -fPIC test.cpp .... -o test，使用aarch64-elf-objcopy生成kernel.test.img，其中只包含二进制代码，其他数据如elf头被剥离。

在 QEMU 上运行它：qemu-system-aarch64 -machine virt,gic-version=3 -cpu cortex-a53 -smp 1 -m 1G -nographic -serial stdio -bios kernel.test.img 给出以下输出：

func address = 3c64
local = 3c64
global = 3cc0

而您可以看到func address 与local 相同，而local 与global 不同，这与我们的预期完全不同。

核心问题是当你使用-fPIC编译时，局部符号和全局符号本应相同时却有不同的值。

也许aarch64-elf-g++ 生成了错误的.got 部分？但我不确定，谁能解释一下？

【问题讨论】：

标签： g++ arm64 fpic

【解决方案1】：

一天后解决了这个问题，抱歉这么晚才回答。这是编译选项-fPIC 和-pie 之间的区别，当您使用后者替换前者时，程序将给出正确的（如预期的）输出。

因此，当使用像aarch64-elf-g++ 这样的交叉工具链进行编译以生成position independent code 时，您更喜欢-pie 而不是-fPIC。

请自行测试，如果可能，请回复此答案。

【讨论】：