リンカ スクリプトの問題と思われる問題のトラブルシューティングを誰かが手伝ってくれることを願っています。
新しい関数への呼び出しを追加した後、奇妙な問題が発生しました。関数呼び出しがなければ、オブジェクト ファイルは正しくリンクされますが、新しい関数呼び出しを追加すると、別のオブジェクト ファイルからシンボルへの未定義の参照が取得されます (objdump を使用して実際に存在することを確認しました)。
また、奇妙なことに、関数呼び出しが存在する場合、最初に ld -r (再配置可能な出力を提供するため) を使用してすべてのオブジェクト ファイルをリンクし、次にリンク スクリプトを使用すると、未定義の参照はありませんが、リンク スクリプトは無視されているようです。出力バイナリに正しいエントリ ポイントがありません。
私の（クロスコンパイラ）ldバージョン：
> i586-elf-ld --version
GNU ld (GNU Binutils) 2.20.1.20100303
「欠落」シンボルが存在することを証明しようとする私の試み:
> i586-elf-ld -T link.ld -o kernel32.bin kernel_loader.o main.o stdio.o common.o gdt.o gdt.bin -y putch
main.o: reference to putch stdio.o: definition of putch main.o: In function `main': main.c:(.text+0x1f): undefined reference to `putch'
NB (この出力を作成したとき、nasm コンパイル済みアセンブラーに gdt.bin というファイル名を使用していましたが、実際には別の .o ファイルです)
適切なオブジェクト ファイルに「見つからない」シンボルが表示されます。
> i586-elf-objdump -ht stdio.o
stdio.o: ファイル形式 elf32-i386Sections: Idx Name Size VMA LMA File off Algn 0 .text 000002f9 00000000 00000000 00000034 2**2 CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC, READONLY, CODE 1 .data 0000000c 00000000 00000000 00000330 2**2 CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA 2 .bss 00000008 00000000 00000000 0000033c 2**2 ALLOC 3 .comment 00000012 00000000 00000000 0000033c 2**0 CONTENTS, READONLY SYMBOL TABLE: 00000000 l df *ABS* 00000000 stdio.c 00000000 l d .text 00000000 .text 00000000 l d .data 00000000 .data 00000000 l d .bss 00000000 .bss 00000000 l d .comment 00000000 .comment 00000000 g F .text 00000016 strlen 00000016 g F .text 0000005c scroll 00000008 g O .data 00000004 numrows 00000004 g O .bss 00000004 ypos 00000004 g O .data 00000004 numcols 00000004 O *COM* 00000004 screen_mem 00000000 *UND* 00000000 memcpy 00000000 *UND* 00000000 memsetw 00000072 g F .text 0000007d newline 00000000 g O .bss 00000004 xpos 000000ef g F .text 0000002e writech 00000000 g O .data 00000004 colour 0000011d g F .text 00000061 cls 0000017e g F .text 00000010 init_video 0000018e g F .text 00000133 putch 000002c1 g F .text 00000037 puts 000002f8 g F .text 00000001 set_text_colour
そして、未解決の参照を持つオブジェクト ファイル:
> i586-elf-objdump -ht main.o
main.o: file format elf32-i386 Sections: Idx Name Size VMA LMA File off Algn 0 .text 0000007f 00000000 00000000 00000034 2**2 CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC, READONLY, CODE 1 .data 00000000 00000000 00000000 000000b4 2**2 CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA 2 .bss 00000000 00000000 00000000 000000b4 2**2 ALLOC 3 .rodata.str1.1 00000024 00000000 00000000 000000b4 2**0 CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA 4 .comment 00000012 00000000 00000000 000000d8 2**0 CONTENTS, READONLY SYMBOL TABLE: 00000000 l df *ABS* 00000000 main.c 00000000 l d .text 00000000 .text 00000000 l d .data 00000000 .data 00000000 l d .bss 00000000 .bss 00000000 l d .rodata.str1.1 00000000 .rodata.str1.1 00000000 l d .comment 00000000 .comment 00000000 g F .text 0000007f main 00000000 *UND* 00000000 init_video 00000000 *UND* 00000000 gdt_install 00000000 *UND* 00000000 putch 00000000 *UND* 00000000 puts 00000018 O *COM* 00000001 gdt 00000006 O *COM* 00000001 gdtp
私のリンクスクリプト（関連するかどうかはわかりません）：
OUTPUT_FORMAT("binary")
ENTRY(start)
phys = 0x00100000;
SECTIONS
{
.text phys : AT(phys) {
code = .;
*(.text)
*(.rodata*)
. = ALIGN(4096);
}
.data . : AT(data)
{
data = .;
*(.data)
. = ALIGN(4096);
}
.bss . : AT(bss)
{
bss = .;
*(.bss)
. = ALIGN(4096);
}
end = .;
}
main.c の putch への呼び出しをコメントアウトすると、代わりに puts への未定義の参照が取得されます... gdt_install への呼び出しを削除すると、エラーは発生しません!
gdt_install は C ファイルにありますが、gdt_install は gdt.asm で定義されている関数を呼び出します。
void gdt_install() {
/* ... */
gdt_reset();
}
[bits 32]
[section .text]
global gdt_reset
extern gdtp
gdt_reset:
lgdt [gdtp]
mov ax, 0x10 ; 0x10 offset for data segment (sizeof(struct gdt_entry) * 2)
mov ds, ax
mov es, ax
mov fs, ax
mov gs, ax
mov ss, ax
jmp 0x08:gdt_reset2 ; 0x08 offset for code segment (sizeof(struct gdt_entry))
gdt_reset2:
ret ; ret back to C
原因をさらに診断するために、エラーを再現しようと試行錯誤してきました。gdt_install() 関数呼び出しをソース コードの特定の場所に移動すると、エラーは発生せず、すべて正常に動作します。
int main() {
init_video();
putch('A');
puts("<- print a single char there...\n");
gdt_install();
puts("asdf\n\n");
int i;
for (i = 0; i < 15; ++i) {
if (i % 2 == 0) {
puts("even\n");
} else {
puts("odd\n");
}
}
return 0;
}
呼び出しを最初の puts() 呼び出しの上に移動すると、puts の未定義の参照を受け取ります!:
...
init_video();
putch('A');
gdt_install();
puts("<- print a single char there...\n");
puts("asdf\n\n");
...
i586-elf-ld -T link.ld -o kernel32.bin kernel_loader.o main.o stdio.o common.o gdt.o gdt_asm.o
main.o: In function `main':
main.c:(.text+0x2b): undefined reference to `puts'
main.c:(.text+0x37): undefined reference to `puts'
main.c:(.text+0x51): undefined reference to `puts'
main.c:(.text+0x63): undefined reference to `puts'
次に、呼び出しを putch() の上に移動すると、未定義の putch への参照が発生します (最初に呼び出しがあった場所です)。
...
init_video();
gdt_install();
putch('A');
puts("<- print a single char there...\n");
puts("asdf\n\n");
...
main.o: In function `main':
main.c:(.text+0x1f): undefined reference to `putch'
最後に、init_video() の上で、init_video への未定義の参照が発生します。
...
gdt_install();
init_video();
putch('A');
puts("<- print a single char there...\n");
puts("asdf\n\n");
...
main.o: In function `main':
main.c:(.text+0x15): undefined reference to `init_video'
一体何がこのエラーを引き起こしているのでしょうか? gdt_install 呼び出しが何らかの形で他のシンボルを「破損」しているようです...ドキュメントでそれへの参照を見つけることができませんでしたが、 gdt_install 関数呼び出しがリンカーの「境界」をオーバーランさせて破損させる可能性がある方法はありますか?他のコード？
このような問題に遭遇した人はいますか、それともさらに調査するためのアイデアはありますか? 私は osdev フォーラムに投稿しました: http://forum.osdev.org/viewtopic.php?f=1&t=22227しかし、あまり運がありませんでした。
ありがとう
編集：
関連性があるかどうかはわかりませんが、リンク時にリンクスクリプトを省略すると、以前のエラーはすべて消えます... (ただし、エルフバイナリを理解しないため、ブートローダーはカーネルを呼び出すことができません)。
要求に応じて、前処理の前後の main.c ファイルを示し、コンパイルされた main.o ファイルから逆アセンブルします。
前処理前:
#include <stdio.h>
#include <common.h>
#include <gdt.h>
int main() {
init_video();
putch('A');
gdt_install();
puts("<- print a single char there...\n");
puts("asdf\n\n");
int i;
for (i = 0; i < 15; ++i) {
if (i % 2 == 0) {
puts("even\n");
} else {
puts("odd\n");
}
}
return 0;
}
前処理後:
i586-elf-gcc -Wall -O -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer -fno-inline -nostdinc -nostdlib -fsigned-char -nostartfiles -nodefaultlibs -fno-builtin -fno-stack-protector -I./include -E main.c
# 1 "main.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "main.c"
# 1 "./include/stdio.h" 1
# 1 "./include/common.h" 1
typedef unsigned short ushort;
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned long ulong;
typedef int size_t;
void *memcpy(void *dst, const void *src, size_t n);
void *memset(void *dst, const char val, size_t n);
void *memsetw(void *dst, const ushort val, size_t n);
void *memseti(void *dst, const int val, size_t n);
# 5 "./include/stdio.h" 2
void cls();
void writech(char c);
void putch(char c);
void puts(char *str);
void set_text_colour(uchar f, uchar b);
void init_video();
size_t strlen(char *str);
# 2 "main.c" 2
# 1 "./include/gdt.h" 1
struct gdt_entry {
ushort limit_low;
ushort base_low;
uchar base_middle;
uchar access;
uchar granularity;
uchar base_high;
} __attribute__((packed));
struct gdt_ptr {
ushort limit;
uint base;
} __attribute__((packed));
void gdt_set_gate(int n, ulong base, ulong limit, uchar access, uchar gran);
void gdt_install();
extern void gdt_reset();
# 4 "main.c" 2
int main() {
init_video();
putch('A');
gdt_install();
puts("<- print a single char there...\n");
puts("asdf\n\n");
int i;
for (i = 0; i < 15; ++i) {
if (i % 2 == 0) {
puts("even\n");
} else {
puts("odd\n");
}
}
return 0;
}
もう一度編集します：
-g3 を提案してより良い逆アセンブリ出力を提供してくれた nategoose に感謝します。
main.o: file format elf32-i386
SYMBOL TABLE:
00000000 l df *ABS* 00000000 main.c
00000000 l d .text 00000000 .text
00000000 l d .data 00000000 .data
00000000 l d .bss 00000000 .bss
00000000 l d .rodata.str1.4 00000000 .rodata.str1.4
00000000 l d .rodata.str1.1 00000000 .rodata.str1.1
00000000 l d .stab 00000000 .stab
00000000 l d .stabstr 00000000 .stabstr
00000000 l d .comment 00000000 .comment
00000000 g F .text 0000007f main
00000000 *UND* 00000000 init_video
00000000 *UND* 00000000 putch
00000000 *UND* 00000000 gdt_install
00000000 *UND* 00000000 puts
Disassembly of section .text:
00000000 <main>:
#include <stdio.h>
#include <common.h>
#include <gdt.h>
int main() {
0: 8d 4c 24 04 lea 0x4(%esp),%ecx
4: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp
7: ff 71 fc pushl -0x4(%ecx)
a: 55 push %ebp
b: 89 e5 mov %esp,%ebp
d: 53 push %ebx
e: 51 push %ecx
init_video();
f: e8 fc ff ff ff call 10 <main+0x10>
putch('A');
14: 83 ec 0c sub $0xc,%esp
17: 6a 41 push $0x41
19: e8 fc ff ff ff call 1a <main+0x1a>
gdt_install();
1e: e8 fc ff ff ff call 1f <main+0x1f>
puts("<- print a single char there...\n");
23: c7 04 24 00 00 00 00 movl $0x0,(%esp)
2a: e8 fc ff ff ff call 2b <main+0x2b>
puts("asdf\n\n");
2f: c7 04 24 00 00 00 00 movl $0x0,(%esp)
36: e8 fc ff ff ff call 37 <main+0x37>
3b: 83 c4 10 add $0x10,%esp
int i;
for (i = 0; i < 15; ++i) {
3e: bb 00 00 00 00 mov $0x0,%ebx
if (i % 2 == 0) {
43: f6 c3 01 test $0x1,%bl
46: 75 12 jne 5a <main+0x5a>
puts("even\n");
48: 83 ec 0c sub $0xc,%esp
4b: 68 07 00 00 00 push $0x7
50: e8 fc ff ff ff call 51 <main+0x51>
55: 83 c4 10 add $0x10,%esp
58: eb 10 jmp 6a <main+0x6a>
} else {
puts("odd\n");
5a: 83 ec 0c sub $0xc,%esp
5d: 68 0d 00 00 00 push $0xd
62: e8 fc ff ff ff call 63 <main+0x63>
67: 83 c4 10 add $0x10,%esp
puts("asdf\n\n");
int i;
for (i = 0; i < 15; ++i) {
6a: 43 inc %ebx
6b: 83 fb 0f cmp $0xf,%ebx
6e: 75 d3 jne 43 <main+0x43>
puts("odd\n");
}
}
return 0;
}
70: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
75: 8d 65 f8 lea -0x8(%ebp),%esp
78: 59 pop %ecx
79: 5b pop %ebx
7a: 5d pop %ebp
7b: 8d 61 fc lea -0x4(%ecx),%esp
7e: c3 ret
そして今、きれいなmakeからの新しい出力:
$ make
nasm -f elf kernel_loader.asm -o kernel_loader.o
i586-elf-gcc -Wall -O0 -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer -fno-inline -nostdinc -nostdlib -fsigned-char -nostartfiles -nodefaultlibs -fno-builtin -fno-stack-protector -I./include -g3 -c main.c
i586-elf-gcc -Wall -O0 -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer -fno-inline -nostdinc -nostdlib -fsigned-char -nostartfiles -nodefaultlibs -fno-builtin -fno-stack-protector -I./include -g3 -c stdio.c
i586-elf-gcc -Wall -O0 -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer -fno-inline -nostdinc -nostdlib -fsigned-char -nostartfiles -nodefaultlibs -fno-builtin -fno-stack-protector -I./include -g3 -c common.c
i586-elf-gcc -Wall -O0 -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer -fno-inline -nostdinc -nostdlib -fsigned-char -nostartfiles -nodefaultlibs -fno-builtin -fno-stack-protector -I./include -g3 -c gdt.c
nasm -f elf gdt.asm -o gdt_asm.o
i586-elf-ld -T link.ld -o kernel32.bin -\( kernel_loader.o main.o stdio.o common.o gdt.o gdt_asm.o -\)
main.o: In function `main':
/cygdrive/c/programming/os/kernel/main.c:12: undefined reference to `puts'
/cygdrive/c/programming/os/kernel/main.c:14: undefined reference to `puts'
/cygdrive/c/programming/os/kernel/main.c:20: undefined reference to `puts'
/cygdrive/c/programming/os/kernel/main.c:22: undefined reference to `puts'
make: *** [kernel32.bin] Error 1
編集 3
要求どおり、stdio.o での nm -s の出力は次のとおりです。
i586-elf-nm -s stdio.o
00000042 T cls
00000000 D colour
00000000 T init_video
U memcpy
U memsetw
0000015e T newline
00000004 D numcols
00000008 D numrows
000001e4 T putch
0000024e T puts
00000004 C screen_mem
000000b8 T scroll
00000291 T set_text_colour
00000016 T strlen
00000199 T writech
00000000 B xpos
00000004 B ypos
編集 4 要求に応じて、ソース ファイル全体を以下に示します。ファイルを zip 形式でアップロードしました: http://www.owenstephens.co.uk/media/files/kernel.zip継続的な関心と支援に感謝します。
メイクファイル:
NASM=nasm
GCC=i586-elf-gcc
LD=i586-elf-ld
FMT=-f elf
GFLAGS=-Wall -O0 -fstrength-reduce -fno-inline -nostdinc -nostdlib -fsigned-char -nostartfiles -nodefaultlibs -fno-builtin -fno-stack-protector -I./include -g3 -c
LFLAGS=-T link.ld
ALL=kernel_loader.o main.o stdio.o common.o gdt.o gdt_asm.o
INCLUDES=include/stdio.h include/common.h include/gdt.h
all: $(ALL) kernel32.bin
kernel_loader.o: kernel_loader.asm
$(NASM) $(FMT) $*.asm -o $@
main.o: main.c
$(GCC) $(GFLAGS) $<
stdio.o: stdio.c include/stdio.h
$(GCC) $(GFLAGS) $<
common.o: common.c include/common.h
$(GCC) $(GFLAGS) $<
gdt.o: gdt.c include/gdt.h
$(GCC) $(GFLAGS) $<
gdt_asm.o: gdt.asm
$(NASM) $(FMT) $< -o $@
kernel32.bin: $(ALL) $(INCLUDES)
$(LD) $(LFLAGS) -o $@ -\( $(ALL) -\)
clean:
rm -f $(ALL) kernel32.bin
リンク スクリプト:
OUTPUT_FORMAT("binary")
ENTRY(_start)
phys = 0x00100000;
SECTIONS
{
.text phys : AT(phys) {
code = .;
*(.text)
*(.rodata*)
. = ALIGN(4096);
}
.data . : AT(data)
{
data = .;
*(.data)
. = ALIGN(4096);
}
.bss . : AT(bss)
{
bss = .;
*(.bss)
. = ALIGN(4096);
}
end = .;
}
main.c:
#include <stdio.h>
#include <common.h>
#include <gdt.h>
int main() {
gdt_install();
puts("This is a minimal example...");
return 0;
}
common.c:
#include <common.h>
void *memcpy(void *dst, const void *src, size_t n) { return (void *)0; }
void *memset(void *dst, const char val, size_t n) { return (void *)0; }
void *memsetw(void *dst, const ushort val, size_t n) { return (void *)0; }
void *memseti(void *dst, const int val, size_t n) { return (void *)0; }
stdio.c:
#include <stdio.h>
#include <common.h>
ushort *screen_mem;
int colour = 0x0F;
int xpos = 0, ypos = 0;
int numcols = 80, numrows = 25;
void init_video() {}
size_t strlen(char *str) { return 0; }
void cls() { }
inline void scroll() { }
inline void newline() { }
void writech(char c) { }
void putch(char c) { }
void puts(char *str) { }
void set_text_colour(unsigned char f, unsigned char b){ }
gdt.c:
#include <gdt.h>
struct gdt_entry gdt[3];
struct gdt_ptr gdtp;
void gdt_set_gate(int n, ulong base, ulong limit, uchar access, uchar gran) { }
void gdt_install() { }
gdt.asm:
global gdt_reset
gdt_reset:
ret
gdt_reset2:
ret
インクルード/common.h:
#ifndef __COMMON_H
#define __COMMON_H
typedef unsigned short ushort;
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned long ulong;
typedef int size_t;
void *memcpy(void *dst, const void *src, size_t n);
void *memset(void *dst, const char val, size_t n);
void *memsetw(void *dst, const ushort val, size_t n);
void *memseti(void *dst, const int val, size_t n);
#endif
インクルード/stdio.h:
#ifndef __STDIO_H
#define __STDIO_H
#include <common.h>
void cls();
void writech(char c);
void putch(char c);
void puts(char *str);
void set_text_colour(uchar f, uchar b);
void init_video();
size_t strlen(char *str);
#endif
インクルード/gdt.h:
#ifndef __GDT_H
#define __GDT_H
#include <common.h>
struct gdt_entry {
ushort limit_low;
ushort base_low;
uchar base_middle;
uchar access;
uchar granularity;
uchar base_high;
} __attribute__((packed));
struct gdt_ptr {
ushort limit;
uint base;
} __attribute__((packed));
void gdt_set_gate(int n, ulong base, ulong limit, uchar access, uchar gran);
void gdt_install();
extern void gdt_reset();
#endif
すべての .o ファイルを含む共有ライブラリを「objdump -t」した場合の出力 (kernel_loader を除く、したがって未定義の _start シンボル。
> i586-elf-objdump -t libos.so.1.0.1
libos.so.1.0.1: file format elf32-i386
SYMBOL TABLE:
08048080 l d .text 00000000 .text
08048162 l d .rodata 00000000 .rodata
08049180 l d .data 00000000 .data
0804918c l d .bss 00000000 .bss
00000000 l d .stab 00000000 .stab
00000000 l d .stabstr 00000000 .stabstr
00000000 l d .comment 00000000 .comment
00000000 l df *ABS* 00000000 main.c
00000000 l df *ABS* 00000000 stdio.c
00000000 l df *ABS* 00000000 common.c
00000000 l df *ABS* 00000000 gdt.c
00000000 l df *ABS* 00000000 gdt.asm
08048161 l .text 00000000 gdt_reset2
08049180 g O .data 00000004 colour
08048125 g F .text 00000014 memsetw
0804918c g O .bss 00000004 xpos
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