对于小程序,链接后的最小可执行文件大小现在比2年前大10倍?
对于大学课程,我喜欢比较使用 gcc/clang 与汇编编写和编译的功能相似程序的代码大小。在重新评估如何进一步缩小某些可执行文件的大小的过程中,当我 2 年前组装/链接的完全相同的汇编代码在重新构建后现在已经增长了 10 倍以上时,我简直不敢相信自己的眼睛适用于多个程序,不仅是 helloworld):
$ make
as -32 -o helloworld-asm-2020.o helloworld-asm-2020.s
ld -melf_i386 -o helloworld-asm-2020 helloworld-asm-2020.o
$ ls -l
-rwxr-xr-x 1 xxx users 708 Jul 18 2018 helloworld-asm-2018*
-rwxr-xr-x 1 xxx users 8704 Nov 25 15:00 helloworld-asm-2020*
-rwxr-xr-x 1 xxx users 4724 Nov 25 15:00 helloworld-asm-2020-n*
-rwxr-xr-x 1 xxx users 4228 Nov 25 15:00 helloworld-asm-2020-n-sstripped*
-rwxr-xr-x 1 xxx users 604 Nov 25 15:00 helloworld-asm-2020.o*
-rw-r--r-- 1 xxx users 498 Nov 25 14:44 helloworld-asm-2020.s
汇编代码是:
.code32
.section .data
msg: .ascii "Hello, world!n"
len = . - msg
.section .text
.globl _start
_start:
movl $len, %edx # EDX = message length
movl $msg, %ecx # ECX = address of message
movl $1, %ebx # EBX = file descriptor (1 = stdout)
movl $4, %eax # EAX = syscall number (4 = write)
int $0x80 # call kernel by interrupt
# and exit
movl $0, %ebx # return code is zero
movl $1, %eax # exit syscall number (1 = exit)
int $0x80 # call kernel again
使用 GNUas和 GNU ld(始终使用 32 位汇编)编译的同一个 hello world 程序当时是 708 字节,现在已经增长到 8.5K。即使告诉链接器关闭页面对齐 ( ld -n),它仍然有将近 4.2K。stripping/ sstripping 也没有回报。
readelf告诉我节标题的开头在代码中要晚得多(字节 468 与 8464),但我不知道为什么。它运行在与 2018 年相同的架构系统上,Makefile 是相同的,我没有链接任何库(尤其是 libc)。我猜ld由于目标文件仍然很小,因此发生了一些变化,但是是什么以及为什么?
免责声明:我正在 x86-64 机器上构建 32 位可执行文件。
编辑:我使用的是 GNU binutils (as & ld) 版本 2.35.1 这是一个 base64 编码的存档,其中包括源代码和两个可执行文件(小的旧的,大的新的):
cat << EOF | base64 -d | tar xj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EOF
更新:
当使用ld.gold而不是ld.bfd(/usr/bin/ld默认情况下符号链接到)时,可执行文件的大小变得和预期一样小:
$ cat Makefile
TARGET=helloworld
all:
as -32 -o ${TARGET}-asm.o ${TARGET}-asm.s
ld.bfd -melf_i386 -o ${TARGET}-asm-bfd ${TARGET}-asm.o
ld.gold -melf_i386 -o ${TARGET}-asm-gold ${TARGET}-asm.o
rm ${TARGET}-asm.o
$ make -q
$ ls -l
total 68
-rw-r--r-- 1 eso eso 200 Dec 1 13:57 Makefile
-rwxrwxr-x 1 eso eso 8700 Dec 1 13:57 helloworld-asm-bfd
-rwxrwxr-x 1 eso eso 732 Dec 1 13:57 helloworld-asm-gold
-rw-r--r-- 1 eso eso 498 Dec 1 13:44 helloworld-asm.s
也许我gold以前只是在不知道的情况下使用过。
回答
它通常不是 10 倍,它是 Jester 所说的几个部分的页面对齐,ld出于安全原因对默认链接器脚本的更改:
-
第一个更改:确保 的
.data任何映射中不存在数据.text,因此在可执行页面中的 ROP/Spectre 小工具均无法使用这些静态数据。(在旧版中ld,这意味着程序头将同一个磁盘块映射两次,也映射到实际 .data 部分的 RW-without-exec 段中。可执行映射仍然是只读的。) -
最近的变化:单独
.rodata从.text成独立的段,再这样静态数据没有被映射成一个可执行页面。以前,如果您想以这种方式测试 shellcode ,const char code[]= {...}可以将其转换为函数指针并调用,而无需 mprotectgcc -z execstack或其他技巧。 -
请参阅为什么 ELF 可执行文件可以有 4 个 LOAD 段?对于这段历史,包括一个奇怪的事实,
.rodata即与访问 ELF 元数据的只读映射位于一个单独的段中。
额外的空间只是00填充,并且可以很好地压缩.tar.gz。
所以它有一个大约 2x 4k 页的最坏情况上限,并且微小的可执行文件接近最坏情况。
gcc -Wl,--nmagic如果您出于某种原因需要,将关闭部分的页面对齐。(请参阅ld(1)手册页)我不知道为什么这不能将所有内容都压缩到旧尺寸。也许检查默认链接器脚本会有所启发,但它很长。跑ld --verbose过去看看。
stripping 对作为部分的一部分的填充没有帮助;我认为它只能删除整个部分。
ld -z noseparate-code使用旧布局,只有 2 个总段来覆盖.text和.rodata部分以及.data和.bss部分。(以及动态链接想要访问的 ELF 元数据。)