c - 链接器如何生成最终的虚拟内存地址？

Question

假设这个简单的代码:

int main(){return 0;}

使用objdump我们可以看到内存地址:

0000000100003fa0 _main:
100003fa0: 55                           pushq   %rbp
100003fa1: 48 89 e5                     movq    %rsp, %rbp
100003fa4: 31 c0                        xorl    %eax, %eax
100003fa6: c7 45 fc 00 00 00 00         movl    $0, -4(%rbp)
100003fad: 5d                           popq    %rbp
100003fae: c3                           retq

我知道0x100003fa0(作为示例)是虚拟内存地址。 当我的程序加载时，操作系统会将其映射到物理内存。

2 个问题:

1- main 的起始地址可以是随机的吗？因为它们是虚拟的我猜可能是 虚拟内存会处理其余的任何值吗？即我可以从字面上从 0x1 开始(不是 0x0，因为它是为 null 保留的)？

2- 链接器如何得出初始地址？ (同样起始地址是随机的吗？)

Answer 1

Can the initial address of main be random? as they are virtual I'm guessing it can be any value as the virtual memory will take care of the rest? i.e I can start literally from 0x1 (not 0x0 as it's reserved for null)?

内存是虚拟的并不意味着所有的虚拟地址空间都是你的，可以随意使用。在大多数操作系统上，可执行模块(程序和库)需要使用地址空间的子集，否则加载器将拒绝加载它们。当然，这高度依赖于平台。

所以地址可以是任何你想要的，只要它在特定于平台的范围内即可。我怀疑任何平台都会允许 0x1，不仅因为某些平台需要将代码与大于字节的内容对齐。

此外，在许多平台上，地址只是提示:如果可以按原样使用它们，则加载程序不必重新定位二进制文​​件中的给定部分。否则，它会将其移动到可用地址空间的 block 中。这很常见，例如在 Windows 上，32 位二进制文​​件(例如 DLL)具有基地址:如果可用，加载程序可以更快地加载二进制文件。因此，在“初始地址”为 0x1 的假设情况下，假设对齐不是问题，该地址最终将被移动到地址空间中的其他位置。

还值得注意的是，“初始地址”是一个不太具体的术语。可执行文件启动时加载的二进制模块由类似于节的内容组成。每个部分都有自己的基地址，也可能有内部(相对)地址或列表中的地址引用。此外，一个或多个可执行部分也将有一个“入口”地址。加载程序将使用这些地址来执行初始化代码(例如 Windows 上的 DllMain 概念) - 该代码总是快速返回。最终，其中一个没有其他依赖的部分将有一个适当命名的入口点，并且将是您编写的“实际”程序 - 该部分将继续运行并仅在程序退出时返回。那时，控制权可能会返回到加载程序，加载程序将注意到没有其他内容要执行，并且该进程将被拆除。所有这些的细节都高度依赖于平台 - 我只是给出一个高级概述，实际上并没有在任何特定平台上这样做。

How does the linker come up with the initial address? (again is the starting address random?)

链接器不知道自己要做什么。当您链接程序时，链接器会收到平台本身附带的多个文件。这些文件是链接器脚本和使代码能够启动所需的各种静态库。链接器脚本为链接器提供了可以分配地址的约束。所以这又是高度特定于平台的。链接器可以以完全确定的方式分配地址，即。相同的输入总是产生相同的输出，或者可以被告知随机分配某些类型的地址(当然以非重叠的方式)。这就是所谓的 ASLR(地址空间随机化)。