为什么 pie 二进制文件中不允许使用“symbol@GOT”？答案

【问题标题】：Why "symbol@GOT" is not permitted on pie binary?为什么 pie 二进制文件中不允许使用“symbol@GOT”？
【发布时间】：2018-11-20 13:33:51
【问题描述】：

这里是示例汇编文件，test.s

.global main  
main:  
 mov __progname@GOT, %eax         // failed to compile
 mov __progname@GOT(%ebx), %eax   //succeed to compile

我尝试使用-pie 标志编译它，但失败了。

$ gcc -pie -o test test.s
osboxes@osboxes:/mnt/hgfs/VM_Shared/Reassemblabla/src$ gcc -pie -o test test.s
/usr/bin/ld: /tmp/ccPGMLlH.o: direct GOT relocation R_386_GOT32X against `__progname' without base register can not be used when making a shared object
/usr/bin/ld: failed to set dynamic section sizes: File format not recognized
collect2: error: ld returned 1 exit status

错误说，在 pie 二进制中，只能使用基址寄存器访问GOT 条目。

问题。
我不知道为什么编译器会像上面那样抱怨。
更具体地说，为什么在 pie 二进制文件中不允许使用 __progname@GOT 寻址？

我的看法。
Loader 在 pie 二进制文件的加载时间内知道__progname@GOT 的地址。

因此，加载程序可以在加载时简单地将该地址写入__progname@GOT 的位置。
这就是装载机可以做的。

所以我不明白为什么编译器坚持像
mov __progname@GOT(%ebx), %eax 这样的寄存器相对访问。

【问题讨论】：

Loader 通常不会写入代码部分，因为这会破坏跨进程的共享，这对库很重要。它对可执行文件不是特别有用，但由于 PIE 是建立在相同功能之上的，因此不允许这样做。
@Jester 但是......当我们使用直接内存访问时，加载程序会写入代码部分。例如，当我们使用mov MY_SYMBOL, %eax 之类的指令并将其编译为饼图二进制文件时，MY_SYMBOL 的地址直到加载时才固定。在这种情况下，加载程序在加载时将MY_SYMBOL的地址写入<.text>部分。
是的，从技术上讲这是可能的，但 GOT 的全部意义在于避免代码中的重定位。如果您可以接受搬迁，则不需要 GOT，只需使用您展示的简单搬迁即可。
@Jester 哦，这很有意义。是的，你是对的。我们使用 GOT 来避免代码中的重定位，而使用 relocaion 访问 GOT 部分很奇怪……就像自相矛盾。感谢您的评论！
有趣的问题。这个source 有一条关于 GOT 地址对于 PIC 未知的评论。我不知道为什么共享库会出现这种情况，本地 GOT 是已知的。也许他们在谈论另一个模块的 GOT？还允许使用 lea（记录在 ABI 中）。最后，似乎算法的描述是骗人的，.got 部分的 end 被减去。我现在想不出任何原因。

标签： linux assembly x86 position-independent-code got

【解决方案1】：

PIE 应该使用 pc 相对寻址； ia32 在这方面很糟糕，所以您需要执行以下操作：

    call thunk
    add  $_GLOBAL_OFFSET_TABLE__, %eax
    mov  __progname@GOT(%eax), %eax
    ret
thunk:
    mov (%esp), %eax
    ret

从这个程序地址到 _GLOBAL_OFFSET_TABLE__ 的通知偏移量被计算为引用 GOT。因此，程序可以在任何地址加载（而不是链接或定位），并且会找到 GOT 和所有变量，因为相对偏移量是相同的。作为参考，上面的amd64版本是这样的：

mov    __progname(%rip), %rax
ret

请注意，这两个都保持文本“纯”......

【讨论】：