Ubuntu 20.04 glibc 2.31 RTFS + GDB
glibcは、その機能の一部が機能するように、mainの前にいくつかのセットアップを行います。そのためのソースコードを追跡してみましょう。
こんにちはC
#include <stdio.h>
int main() {
puts("hello");
return 0;
}
コンパイルとデバッグ：
gcc -ggdb3 -O0 -std=c99 -Wall -Wextra -pedantic -o hello.out hello.c
gdb hello.out
現在GDBにあります：
b main
r
bt -past-main
与える：
#0 main () at hello.c:3
#1 0x00007ffff7dc60b3 in __libc_start_main (main=0x555555555149 <main()>, argc=1, argv=0x7fffffffbfb8, init=<optimized out>, fini=<optimized out>, rtld_fini=<optimized out>, stack_end=0x7fffffffbfa8) at ../csu/libc-start.c:308
#2 0x000055555555508e in _start ()
これには、mainの呼び出し元の行がすでに含まれています：https：//github.com/cirosantilli/glibc/blob/glibc-2.31/csu/libc-start.c#L308。
この関数には、glibcのレガシー/一般性のレベルから予想できるように、10億のifdefがありますが、私たちにとって有効であると思われるいくつかの重要な部分は、次のように単純化する必要があります。
# define LIBC_START_MAIN __libc_start_main
STATIC int
LIBC_START_MAIN (int (*main) (int, char **, char **),
int argc, char **argv,
{
/* Initialize some stuff. */
result = main (argc, argv, __environ MAIN_AUXVEC_PARAM);
exit (result);
}
以前__libc_start_mainはすでにになっていますが、リンカースクリプトには次のものが含まれているため_start、これを追加gcc -Wl,--verboseすることでエントリポイントであることがわかります。
ENTRY(_start)
したがって、これはダイナミックローダーが終了した後に実行される実際の最初の命令です。
GDBでそれを確認するために、次のコマンドを使用して動的ローダーを削除し-staticます。
gcc -ggdb3 -O0 -std=c99 -Wall -Wextra -pedantic -o hello.out hello.c
gdb hello.out
次に、で実行された最初の命令でGDBを停止させstarti、最初の命令を出力します。
starti
display/12i $pc
これは次のようになります。
=> 0x401c10 <_start>: endbr64
0x401c14 <_start+4>: xor %ebp,%ebp
0x401c16 <_start+6>: mov %rdx,%r9
0x401c19 <_start+9>: pop %rsi
0x401c1a <_start+10>: mov %rsp,%rdx
0x401c1d <_start+13>: and $0xfffffffffffffff0,%rsp
0x401c21 <_start+17>: push %rax
0x401c22 <_start+18>: push %rsp
0x401c23 <_start+19>: mov $0x402dd0,%r8
0x401c2a <_start+26>: mov $0x402d30,%rcx
0x401c31 <_start+33>: mov $0x401d35,%rdi
0x401c38 <_start+40>: addr32 callq 0x4020d0 <__libc_start_main>
x86_64ヒットのソースを調べて_start焦点を当てると、これは次のように対応しているように見えますsysdeps/x86_64/start.S:58。
ENTRY (_start)
/* Clearing frame pointer is insufficient, use CFI. */
cfi_undefined (rip)
/* Clear the frame pointer. The ABI suggests this be done, to mark
the outermost frame obviously. */
xorl %ebp, %ebp
/* Extract the arguments as encoded on the stack and set up
the arguments for __libc_start_main (int (*main) (int, char **, char **),
int argc, char *argv,
void (*init) (void), void (*fini) (void),
void (*rtld_fini) (void), void *stack_end).
The arguments are passed via registers and on the stack:
main: %rdi
argc: %rsi
argv: %rdx
init: %rcx
fini: %r8
rtld_fini: %r9
stack_end: stack. */
mov %RDX_LP, %R9_LP /* Address of the shared library termination
function. */
#ifdef __ILP32__
mov (%rsp), %esi /* Simulate popping 4-byte argument count. */
add $4, %esp
#else
popq %rsi /* Pop the argument count. */
#endif
/* argv starts just at the current stack top. */
mov %RSP_LP, %RDX_LP
/* Align the stack to a 16 byte boundary to follow the ABI. */
and $~15, %RSP_LP
/* Push garbage because we push 8 more bytes. */
pushq %rax
/* Provide the highest stack address to the user code (for stacks
which grow downwards). */
pushq %rsp
#ifdef PIC
/* Pass address of our own entry points to .fini and .init. */
mov __libc_csu_fini@GOTPCREL(%rip), %R8_LP
mov __libc_csu_init@GOTPCREL(%rip), %RCX_LP
mov main@GOTPCREL(%rip), %RDI_LP
#else
/* Pass address of our own entry points to .fini and .init. */
mov $__libc_csu_fini, %R8_LP
mov $__libc_csu_init, %RCX_LP
mov $main, %RDI_LP
#endif
/* Call the user's main function, and exit with its value.
But let the libc call main. Since __libc_start_main in
libc.so is called very early, lazy binding isn't relevant
here. Use indirect branch via GOT to avoid extra branch
to PLT slot. In case of static executable, ld in binutils
2.26 or above can convert indirect branch into direct
branch. */
call *__libc_start_main@GOTPCREL(%rip)
期待どおりに呼び出す__libc_start_mainことになります。
残念ながら-static、btfrommainはそれほど多くの情報を表示しません：
#0 main () at hello.c:3
#1 0x0000000000402560 in __libc_start_main ()
#2 0x0000000000401c3e in _start ()
を削除-staticしてから開始するとstarti、代わりに次のようになります。
=> 0x7ffff7fd0100 <_start>: mov %rsp,%rdi
0x7ffff7fd0103 <_start+3>: callq 0x7ffff7fd0df0 <_dl_start>
0x7ffff7fd0108 <_dl_start_user>: mov %rax,%r12
0x7ffff7fd010b <_dl_start_user+3>: mov 0x2c4e7(%rip),%eax # 0x7ffff7ffc5f8 <_dl_skip_args>
0x7ffff7fd0111 <_dl_start_user+9>: pop %rdx
これのソースをgrepすることにより、 sysdeps / x86_64 / dl-machine.h：L147_dl_start_userから来ているようです。
/* Initial entry point code for the dynamic linker.
The C function `_dl_start' is the real entry point;
its return value is the user program's entry point. */
#define RTLD_START asm ("\n\
.text\n\
.align 16\n\
.globl _start\n\
.globl _dl_start_user\n\
_start:\n\
movq %rsp, %rdi\n\
call _dl_start\n\
_dl_start_user:\n\
# Save the user entry point address in %r12.\n\
movq %rax, %r12\n\
# See if we were run as a command with the executable file\n\
# name as an extra leading argument.\n\
movl _dl_skip_args(%rip), %eax\n\
# Pop the original argument count.\n\
popq %rdx\n\
これはおそらく動的ローダーのエントリポイントです。
で中断し_startて続行すると、これは、を使用したときと同じ場所にあるように見えます。-staticこれにより、が呼び出されます__libc_start_main。
代わりにC++プログラムを試してみると：
hello.cpp
#include <iostream>
int main() {
std::cout << "hello" << std::endl;
}
と：
g++ -ggdb3 -O0 -std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic -o hello.out hello.cpp
結果は基本的に同じです。たとえば、のバックトレースmainはまったく同じです。
C ++コンパイラは、C ++固有の機能を実現するためにフックを呼び出しているだけであり、C /C++全体でかなりうまく考慮されていると思います。
TODO：