g++ -fPIC 不产生与位置无关的代码

Question

我已阅读主题GCC -fPIC option

所以我创建了我的 testlib.cpp。

int foo(int num)
{   
    int result;

    if (num != 0)
    {
        result = 1;
    }
    else
    {
        result = 2;
    }

    return result;
}

当我编译为 g++ -c -o testlib.o testlib.cpp 并作为 g++ -fPIC -c -o testlib.o testlib.cpp testlib.o 对应的 objdump 是一样的：

objdump -d testlib.o -M intel

testlib.o:     file format elf32-i386

Disassembly of section .text:

00000000 <_Z3fooi>:
   0:   55                      push   ebp
   1:   89 e5                   mov    ebp,esp
   3:   83 ec 10                sub    esp,0x10
   6:   83 7d 08 00             cmp    DWORD PTR [ebp+0x8],0x0
   a:   74 09                   je     15 <_Z3fooi+0x15>
   c:   c7 45 fc 01 00 00 00    mov    DWORD PTR [ebp-0x4],0x1
  13:   eb 07                   jmp    1c <_Z3fooi+0x1c>
  15:   c7 45 fc 02 00 00 00    mov    DWORD PTR [ebp-0x4],0x2
  1c:   8b 45 fc                mov    eax,DWORD PTR [ebp-0x4]
  1f:   c9                      leave  
  20:   c3                      ret   

我希望 jump 和 je 命令的参数地址在使用 -fPIC 编译时与位置无关。所以这两个objdumps应该是不同的。我哪里理解错了？

Answer 1

-fPIC 在较新的gcc 版本中默认开启。即使没有选项，代码也是位置无关的：

eb 07                   jmp    1c <_Z3fooi+0x1c>

这是与位置无关的，查看 2 字节操作码，即使反汇编打印符号及其偏移量也是如此。

请注意，无论选项如何，编译器很可能会为这种短跳转生成与位置无关的代码。

所以这个标志现在不是很有用。但是您可以使用-fno-PIC 开关禁用PIC。

Answer 2

GCC 编译器没有能力故意生成与位置相关的代码。这种能力没有任何实际意义。

GCC 可以做的实际上是生成与位置无关的代码（带有-fPIC 选项）或“随便”代码（不带-fPIC 选项）。当您使用“whatever”模式时，编译器会简单地忽略位置依赖性问题，并将其关于代码生成的决定基于其他考虑因素。这意味着即使您没有请求-fPIC，您仍然可能很容易纯粹“偶然”地得到与位置无关的代码：因为碰巧位置无关的代码由于其他原因工作得最好（更紧凑，跑得更快等）

如果你想观察差异，你需要一个更有代表性的例子。在您的示例中，所有跳跃都接近跳跃。它们自然是通过相对（基于偏移的）跳转指令实现的。任何明智的编译器都会在这种情况下使用这种相对跳转。这样做的副作用是，即使您没有明确请求，您最终也会得到与位置无关的代码。在这种情况下，位置独立是“免费的”。

如果您想观察差异，您需要一个位置无关性不会“免费”出现的示例。您需要在位置独立性和其他重要因素（如效率和/或规模）之间进行明确权衡的东西。如果你想出这样一个例子，你就会看到-fPIC 的不同之处。