使用 ELF 文件的“.init_array”部分答案

【问题标题】：Using ".init_array" section of ELF file使用 ELF 文件的“.init_array”部分
【发布时间】：2016-06-20 00:41:21
【问题描述】：

当程序启动时（Linux上）需要运行一段代码时，如何正确使用可执行文件（ELF32-i386）的.init_section？我有以下代码（GNU Assembler），它有ctor 初始化函数，这个函数的地址放在.init_array 部分：

.intel_syntax noprefix
.data
s1: .asciz "Init code\n"
s2: .asciz "Main code\n"
.global _start
.global ctor
.text
ctor:
    mov     eax, 4           # sys_write()
    mov     ebx, 1           # stdout
    mov     ecx, offset s1 
    mov     edx, 10
    int     0x80
    ret

.section .init_array
    .long ctor

.text
_start:
    mov     eax, 4
    mov     ebx, 1
    mov     ecx, offset s2
    mov     edx, 10
    int     0x80

    mov     eax, 1
    mov     ebx, 0
    int     0x80

这段代码是用：

as -o init.o init.asm
ld -o init init.o

运行生成的可执行文件时，仅打印“主代码”字符串。如何正确使用 .init_array 部分？

EDIT1：我想使用 .init_array 因为有多个源文件有自己的初始化代码。可以在启动时“手动”调用所有这些代码，并在每次将源文件添加到项目中或从项目中删除时对其进行修改，但 .init_array 似乎就是为这种情况而设计的：

在将控制权转移到应用程序之前，运行时链接器处理在应用程序中找到的任何初始化部分和任何加载的依赖项。初始化部分 .preinit_array, .init_array 和 .init 由链接编辑器在动态时创建对象已构建。

运行时链接器执行地址包含在 .preinit_array 和 .init_array 部分。这些功能是执行的顺序与它们的地址出现在数组。

如果在没有 gcc 的情况下创建可执行文件，链接器似乎不会执行启动代码。我尝试编写自己的标准初始化例程，该例程读取 .init_array 部分中的函数指针并调用它们。它适用于一个文件，其中一个可以标记部分的结尾，例如，用零。但是对于多个文件，这个零可以重新定位在该部分的中间。如何正确确定由多个源文件组合而成的节的大小？

【问题讨论】：

gnu ld 默认链接器脚本确实在某些系统上自动提供符号__init_array_start 和__init_array_end，因此您也许可以使用它们。 YMMV。
@Jester，谢谢，这可能是公认的答案。

标签： linux assembly elf gnu-assembler

【解决方案1】：

如果您按照自己的方式制作静态链接裸可执行文件，并在_start 入口点使用您自己的代码，您的代码就会从该点运行。如果你想让某事发生，你的代码必须让它发生。没有魔法。

使用节将来自多个源文件的启动代码组合在一起很有用，因此所有启动代码都是冷的并且可能被分页，或者至少不需要 TLB 条目。

因此，您可以通过将函数放在那里并从在 _start 之后某个时间运行的代码中调用它们来“正确使用”部分。

在您的代码示例中，.init_array 看起来是一个函数指针列表。我假设标准 CRT 启动文件读取 ELF 文件并找到该部分的长度，然后遍历它对这些函数进行间接调用。由于您正在编写自定义代码，因此只需调用一个可以执行所有操作的 init 函数会更快。

动态链接：

“运行时链接器”是动态二进制文件的 ELF 解释器。它在 _start 之前在您的进程中运行代码，所以是的，显然它确实处理了 ELF 部分并让魔法发生。

因此，作为对您的编辑的回应，您的选择是：自己实现对.init_array 的处理，或者创建动态可执行文件。我很确定这个过程已经在其他问题中讨论过了，而且我没有时间为仍然没有链接 libc 的动态可执行文件研究正确的命令行。（尽管您可能只想使用gcc -nostartfiles 或其他东西。）

如果您遇到困难，请发表评论。无论如何，我可能会在以后有更多时间时更新此内容，或者随时在工作命令中进行编辑。

【讨论】：

@AlBerger：无论如何，这是获取更多信息的更好地方。有趣的是，我不知道让构造函数运行的确切机制。更新了我的答案。
我实现了从 .init_array 读取函数指针的启动机制，但仅当存在具有 .init_array 部分的单个源文件时。当有多个文件时，问题是如何确定 .init_array 节的大小（如何知道节中有多少个函数指针）。也许有一个标准和简单的方法，但我不知道（我是Assembler的新手。）。
@AlBerger：所以您不想制作动态可执行文件？我认为您想自己阅读 ELF 标头。请注意，当您的可执行文件被映射到内存中时，_start 在任何地址，之前文件的字节都在内存中，至少在该页面中。我不确定依赖它是否是个好主意。但对于自定义解决方案，您可能只需将标记值 (0) 作为最后一个元素。在您的构建脚本/Makefile 中，确保最后链接带有 NULL 条目的文件。那么你就不需要读取 ELF 标头的启动代码了。
不幸的是，最后一个文件中的哨兵引入了额外的依赖项来控制和记住。如果没有类似 API 或其他直接方法来确定节大小，我想我会使用某种内部计数器，它在将函数指针添加到 .init_array 的文件中递增。
关于动态链接，我也试过了：用“-lc -e main -I/lib/ld-linux.so.2”链接，但是启动代码没有被调用。我想必须与 gcc 链接才能自动执行启动代码。

【解决方案2】：

对于普通的 C 程序，.init_array 被一个在 main 调用之前从_start 调用的函数遍历。 this 网站上有一个很好的描述。

所以我看到了两种方法：您可以简单地链接到 glibc 起始代码。或者你必须自己找出另一种机制来解决这个问题。

【讨论】：