为什么链接的二进制文件大小符号不能正常工作？答案

【问题标题】：Why doesn't a linked binary file's _size symbol work correctly?为什么链接的二进制文件大小符号不能正常工作？
【发布时间】：2019-02-23 18:22:15
【问题描述】：

我使用 'ld -r -b binary -o binary.o foo.jpeg' 在我的程序中嵌入资源。效果很好。我只是想知道为什么 int _binary_size 符号永远不会正确读取，负数或太大的数字，但在程序运行之间保持不变。我总是要做_binary_end - _binary_start，它完美无缺。它似乎对任何人都不起作用...like here .... 为什么会这样？

没有理由不使用 end-start，因为它取代了大小符号，但它仍然让我感到好奇。

编辑：代码示例。

extern const unsigned char _binary_scna4_jpg_start;
extern const unsigned char _binary_scna4_jpg_end;
extern const int _binary_scna4_jpg_size;

int size = &_binary_scna4_jpg_end - &_binary_scna4_jpg_start;
printf("Size is %d vs %d \n", size, _binary_scna4_jpg_size);

打印出来：

Size is 1192071 vs -385906356

第一个数字是二进制文件的正确大小，我的所有图像都可以完美读取。

用于良好测量的 nm 输出：

0000000000123087 D _binary_scna4_jpg_end
0000000000123087 A _binary_scna4_jpg_size
0000000000000000 D _binary_scna4_jpg_start

【问题讨论】：

你能展示你尝试使用_binary_size的代码吗？
@n.m.编辑问题以包含代码示例

标签： c gcc ld

【解决方案1】：

问题是由Position-Independent Executables (PIE) 引起的。早期的可执行文件被加载到相同的内存地址（在编译/链接时确定），这导致了可能的攻击，因为攻击者知道程序的特定部分在哪个地址。因此实现了Address Space Layout Randomization。这样做的副作用是，大小符号被定义为绝对地址（_binary_scna4_jpg_size 不是整数值，它是一个“指针”，就像 _start 和 _end 一样）在加载时也会重新定位.

如果您使用选项-no-pie 编译您的代码，您可以禁用位置无关，_binary_scna4_jpg_size 将输出正确的值，因为它不会被重新定位。由于这些天默认情况下 PIE 处于启用状态，因此指针的值基本上是垃圾。如果您知道重定位内存的开头，也可以使用它，但由于您已经拥有 _binary_scna4_jpg_start 和 _binary_scna4_jpg_end，因此使用它们是一样的。

【讨论】：

我认为 ASLR 与此无关（尝试禁用它，看看会发生什么）。

【解决方案2】：

您的_binary_scna4_jpg_size 符号不是整数。这是一个绝对地址符号。为了获得大小，您需要获取它的地址并转换为适当的整数类型：

printf("The real size is %td\n", (ptrdiff_t) &_binary_scna4_jpg_size);

但这仅在禁用 PIE (gcc -fPIC -no-pie) 或静态链接 (gcc -static) 时有效。

【讨论】：

它有效，但我不明白。似乎 C 语义与这个特殊的外部符号的工作方式非常不同：& 这里的运算符不告诉内存中变量的地址，而是值本身。 _binary_<filename>_size 应该有哪个声明？它可以是size_t，它可以是int，它可以是size_t* 或void*...一切都可以。那么，哪种声明更合适呢？如果您可以通过更多解释来改进答案，我将非常高兴。
@ceztko foo.jpeg 不是 C 文件，无论 ld 使它与 C 无关。_binary_scna4_jpg_size 不是保存大小的变量。它是ld放置在地址处的符号，代表大小。该地址没有变量，只有符号。
我只是指_size 符号。我在考虑 & 运算符仅在变量上工作的假设，并且返回的值始终是有效地址。在这种情况下，返回值是一个大小，根本不是有效地址。没关系，这可能只是一种适用于此类符号的奇怪语义。如果您建议我应该声明哪种类型的符号，我会很高兴，因为它不是变量，而且大多数类型对我来说没有多大意义（我不能只声明它void）。
@ceztko _size 符号不是就 C 而言的变量。它没有在任何 C 源文件中定义。它只是声明为extern。它是由不是 C 代码的东西定义的。 C 语言没有指定在这种情况下应该发生什么。当然，就 C 程序而言，这不是一个有效的地址，因为它不是任何对象的地址。您可以随意声明它，只要它是对象类型，类型就无关紧要（所以没有void）。没关系，因为您没有访问您声明的（不存在的）对象，您只是获取它的地址。
& 获取对象的地址。它不采用所述对象的值。假设数据的大小是 100。链接器在地址 100 处创建一个_size 符号。该地址没有对象也没有值，但链接器欺骗编译器相信存在。因此，编译器创建了一条指令来获取地址 100 处不存在的对象的地址。如果您想将其视为链接器放置一个魔术值，编译器可以使用魔术& 访问该魔术值，您可以，但实际上，这只是一个普通符号，就像其他任何符号一样，也是一个普通的&。