摘要：问题描述：考虑这个 AMD64 汇编程序：.globl _start _start: xorl %edi, %edi movl $60, %eax syscall 如果我使用它进行编译gcc -nostdlib并运行ldd a.out，我会得到以下结果： statical...

问题描述：

考虑这个 AMD64 汇编程序：

.globl _start
_start:
    xorl %edi, %edi
    movl $60, %eax
    syscall

如果我使用它进行编译gcc -nostdlib并运行ldd a.out，我会得到以下结果：

        statically linked

如果我使用进行编译gcc -static -nostdlib并运行ldd a.out，我会得到以下结果：

        not a dynamic executable

statically linked和之间有什么区别not a dynamic executable？如果我的二进制文件已经静态链接，为什么添加会-static影响任何事情？

解决方案 1：

这里有两件不同的事情：

是否请求 ELF 解释器 (ld.so)。

类似#!/bin/sh，但对于二进制文件，在之前运行_start。这是静态可执行文件与动态可执行文件

之间的区别。

ld.so 要加载的动态链接库列表恰好是空的。

这显然就是所谓的ldd“静态链接”，即您在构建时可能链接的任何库都是静态库。

其他工具如file和readelf可以提供更多信息并使用符合您期望的术语。

您的 GCC 已配置为-pie默认设置，并且 gcc 不会为没有动态库的特殊情况创建静态派。

gcc -nostdlib只是创建一个恰好不链接到任何库但在其他方面与普通 PIE 相同的 PIE，指定一个 ELF 解释器。

ldd令人困惑的是，它称之为“静态链接”。

file：ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 ...

gcc -nostdlib -static覆盖-pie默认值并使其成为真正的静态可执行文件。

file：ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked ...

gcc -nostdlib -no-pie还选择制作静态可执行文件，以优化完全没有动态库的情况。由于非 PIE 可执行文件无论如何都不可能被 ASLRed，所以这样做是有道理的。逐字节与这种情况相同-static。
gcc -nostdlib -static-pie生成不需要 ELF 解释器的 ASLRable 可执行文件。默认情况下，GCC 不会对执行此操作，这与 no-pie 情况不同，在 no-pie 情况下，当不涉及动态链接库时，gcc -pie -nostdlib它会选择回避。：ld.so

file`ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked ...`

-static-pie不太明显，很少使用，并且较旧版本file未将其标识为静态链接。

-nostdlib并不意味着-no-pie或-static，-static-pie必须明确指定才能获得。

gcc -static-pie调用ld -static -pie，所以ld必须知道这意味着什么。与非 PIE 情况不同，在非 PIE 情况下，您不必明确请求动态可执行文件，只要传递ld任何.so库，您就会得到一个。我认为这就是您恰好从中获取静态可执行文件的原因gcc -nostdlib -no-pie- GCC 不必做任何特殊的事情，它只是ld进行优化。

但是当指定时ld不会-static隐式启用-pie，即使没有要链接的共享库。

细节

使用gcc --versiongcc（Arch Linux 9.3.0-1）9.3.0

ld --versionGNU ld（GNU Binutils）2.34（readelf 也是 binutils）

ldd --versionldd（GNU libc）2.31

file --versionfile-5.38 生成的示例 - 请注意，静态饼图检测在最近的补丁中发生了变化，Ubuntu 挑选了一个未发布的补丁图。（感谢@Joseph 的侦探工作） -这在 2019 年检测到动态 = 具有 PT_INTERP 来处理静态饼图，但它被恢复为基于 PT_DYNAMIC 进行检测，因此共享库算作dynamic。debian 错误#948269。 static-pie是一个鲜为人知的很少使用的功能。

GCC 最终ld -pie exit.o以指定的动态链接器路径运行，但没有库。（还有大量其他选项来支持可能的 LTO 链接时优化，但这里的关键是-dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -pie。 collect2只是的包装器ld。）

$ gcc -nostdlib exit.s -v      # output manually line wrapped with  for readability
...
COLLECT_GCC_OPTIONS=&#039;-nostdlib&#039; &#039;-v&#039; &#039;-mtune=generic&#039; &#039;-march=x86-64&#039;
 /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/9.3.0/collect2  \n-plugin /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/9.3.0/liblto_plugin.so \n-plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/9.3.0/lto-wrapper \n-plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccoNx1IR.res \n--build-id --eh-frame-hdr --hash-style=gnu \n-m elf_x86_64 -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -pie \n-L/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/9.3.0 \n-L/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/9.3.0/../../../../lib -L/lib/../lib \n-L/usr/lib/../lib \n-L/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/9.3.0/../../.. \n/tmp/cctm2fSS.o

您将获得一个不依赖其他库的动态 PIE。运行它仍会调用/lib64/ld-linux-x86-64.so.2其上的“ELF 解释器”，该解释器在跳转到您的之前运行_start。（尽管内核已将可执行文件的 ELF 段以及 ld.so 的 text / data / bss 映射到 ASLRed 虚拟地址）。

file和 readelf 更具描述性。

PIE 非静态可执行文件来自`gcc -nostdlib`

$ gcc -nostdlib exit.s -o exit-default
$ ls -l exit-default 
-rwxr-xr-x 1 peter peter 13536 May  2 02:15 exit-default 
$ ldd exit-default 
        statically linked
$ file exit-default
exit-default: ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=05a4d1bdbc94d6f91cca1c9c26314e1aa227a3a5, not stripped

$ readelf -a exit-default
...
  Type:                              DYN (Shared object file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x1000
...
Program Headers:
  Type           Offset             VirtAddr           PhysAddr
                 FileSiz            MemSiz              Flags  Align
  PHDR           0x0000000000000040 0x0000000000000040 0x0000000000000040
                 0x00000000000001f8 0x00000000000001f8  R      0x8
  INTERP         0x0000000000000238 0x0000000000000238 0x0000000000000238
                 0x000000000000001c 0x000000000000001c  R      0x1
      [Requesting program interpreter: /lib64/ld-linux-x86-64.so.2]
  LOAD           0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
                 0x00000000000002b1 0x00000000000002b1  R      0x1000
  LOAD           0x0000000000001000 0x0000000000001000 0x0000000000001000
                 0x0000000000000009 0x0000000000000009  R E    0x1000
  ...   (the Read+Exec segment to be mapped at virt addr 0x1000 is where your text section was linked.)

如果你进行 strace 操作，你还可以看到差异：

$ gcc -nostdlib exit.s -o exit-default
$ strace ./exit-default
execve(&quot;./exit-default&quot;, [&quot;./exit-default&quot;], 0x7ffe1f526040 /* 51 vars */) = 0
brk(NULL)                               = 0x5617eb1e4000
arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7ffcea703380) = -1 EINVAL (Invalid argument)
access(&quot;/etc/ld.so.preload&quot;, R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f9ff5b3e000
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f9ff5b3ea80) = 0
mprotect(0x5617eabac000, 4096, PROT_READ) = 0
exit(0)                                 = ?
+++ exited with 0 +++

-static与-static-pie用户空间中执行的第一条指令相比_start，您也可以使用 GDB 进行检查starti。

$ strace ./exit-static-pie 
execve(&quot;./exit-static-pie&quot;, [&quot;./exit-static-pie&quot;], 0x7ffcdac96dd0 /* 51 vars */) = 0
exit(0)                                 = ?
+++ exited with 0 +++

`gcc -nostdlib -static-pie`

$ gcc -nostdlib -static-pie exit.s -o exit-static-pie
$ ls -l exit-static-pie
-rwxr-xr-x 1 peter peter 13440 May  2 02:18 exit-static-pie
peter@volta:/tmp$ ldd exit-static-pie
        statically linked
peter@volta:/tmp$ file exit-static-pie
exit-static-pie: ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, BuildID[sha1]=daeb4a8f11bec1bb1aaa13cd48d24b5795af638e, not stripped

$ readelf -a exit-static-pie 
...
  Type:                              DYN (Shared object file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x1000
...

Program Headers:
  Type           Offset             VirtAddr           PhysAddr
                 FileSiz            MemSiz              Flags  Align
  LOAD           0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
                 0x0000000000000229 0x0000000000000229  R      0x1000
  LOAD           0x0000000000001000 0x0000000000001000 0x0000000000001000
                 0x0000000000000009 0x0000000000000009  R E    0x1000
  ... (no Interp header, but still a read+exec text segment)

请注意，这些地址仍然相对于图像基址，而 ASLR 则由内核决定。

令人惊讶的是，ldd并没有说它不是一个动态可执行文件。 这可能是一个错误，或者是某些实现细节的副作用。

`gcc -nostdlib -static`传统的非 PIE 老式静态可执行文件

$ gcc -nostdlib -static exit.s -o exit-static
$ ls -l exit-static
-rwxr-xr-x 1 peter peter 4744 May  2 02:26 exit-static
peter@volta:/tmp$ ldd exit-static
        not a dynamic executable
peter@volta:/tmp$ file exit-static
exit-static: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, BuildID[sha1]=1b03e3d05709b7288fe3006b4696fd0c11fb1cb2, not stripped
peter@volta:/tmp$ readelf -a exit-static
ELF Header:
...
  Type:                              EXEC (Executable file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x401000
...   (Note the absolute entry-point address nailed down at link time)
      (And that the ELF type is EXEC, not DYN)

Program Headers:
  Type           Offset             VirtAddr           PhysAddr
                 FileSiz            MemSiz              Flags  Align
  LOAD           0x0000000000000000 0x0000000000400000 0x0000000000400000
                 0x000000000000010c 0x000000000000010c  R      0x1000
  LOAD           0x0000000000001000 0x0000000000401000 0x0000000000401000
                 0x0000000000000009 0x0000000000000009  R E    0x1000
  NOTE           0x00000000000000e8 0x00000000004000e8 0x00000000004000e8
                 0x0000000000000024 0x0000000000000024  R      0x4

 Section to Segment mapping:
  Segment Sections...
   00     .note.gnu.build-id 
   01     .text 
   02     .note.gnu.build-id 
   ...

这些都是程序头；与 pie / static-pie 不同，我没有遗漏任何内容，只是 readelf-a输出的其他整个部分。

还要注意程序头中的绝对虚拟地址，它不会让内核选择在虚拟地址空间中映射文件的位置。这是 EXEC 和 DYN 类型的 ELF 对象之间的区别。PIE 可执行文件是具有入口点的共享对象，允许我们获取主可执行文件的 ASLR。实际的 EXEC 可执行文件具有链接时选择的内存布局。

ldd显然只有在以下两种情况下才会报告“不是动态可执行文件”：