Question

我有兴趣使用Linux标头提供的unistd.h构建一个没有（g）libc的静态ELF程序。

我已经阅读了这些文章/问题，这些文章/问题粗略地概括了我正在尝试做什么，但并不完全： http://www.muppetlabs.com/~breadbox/software/tiny/teensy.html

https://blogs.oracle.com/ksplice/entry/hello_from_a_libc_free

我的基本代码只依赖于unistd.h，其中我的理解是每个函数都是由内核提供的，而且不需要libc。这是我采取的最有希望的路径：

    $ gcc -I /usr/include/asm/ -nostdlib grabbytes.c -o grabbytesstatic
    /usr/bin/ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000400144
    /tmp/ccn1mSkn.o: In function `main':
    grabbytes.c:(.text+0x38): undefined reference to `open'
    grabbytes.c:(.text+0x64): undefined reference to `lseek'
    grabbytes.c:(.text+0x8f): undefined reference to `lseek'
    grabbytes.c:(.text+0xaa): undefined reference to `read'
    grabbytes.c:(.text+0xc5): undefined reference to `write'
    grabbytes.c:(.text+0xe0): undefined reference to `read'
    collect2: error: ld returned 1 exit status

在此之前，我必须根据内核头文件中的值手动定义SEEK_END和SEEK_SET。否则，如果没有定义，那就错了，这是有道理的。

我想我需要链接到未经剥离的vmlinux以提供要使用的符号。然而，我读完了这些符号，虽然有很多llseeks，但它们并不是llseek逐字逐句。

所以我的问题可以在几个方向进行：

如何指定ELF文件以使用符号？而且我猜测是否/如何可能，符号将不匹配。如果这是正确的，是否有一个现有的头文件将重新定义llseek和default_llseek或内核中的任何内容？

有没有更好的方法在没有libc的情况下在C语言中编写Posix代码？

我的目标是使用（可能只是）unistd.h编写或移植相当标准的C代码，并在没有libc的情况下调用它。我可能没有一些unistd函数，并且不确定哪些“纯粹”存在于内核调用或不存在。我喜欢集会，但这不是我的目标。希望保持尽可能严格的C（如果必须，我可以使用一些外部汇编文件），以便在某些时候允许无libc的静态系统。

感谢您阅读！

Answer 1

如果您希望用C语言编写POSIX代码，放弃libc将没有用处。虽然您可以在汇编程序中实现syscall函数，并从内核头文件中复制结构和定义，但您实际上将编写自己的libc，几乎可以肯定它不符合POSIX。有了所有优秀的libc实现，几乎没有理由开始实现自己的。

dietlibc和musl libc都是节俭的libc实现，可以产生令人印象深刻的小二进制文件链接器通常很聪明;只要编写一个库以避免意外地引入大量依赖项，只有您使用的函数才会实际链接到您的程序中。

这是一个简单的hello world程序：

#include<unistd.h>

int main(){
    char str[] = "Hello, World!\n";
    write(1, str, sizeof str - 1);
    return 0;
}

使用低于3K

的二进制文件编译它

$ musl-gcc -Os -static hello.c
$ strip a.out 
$ wc -c a.out
2800 a.out

dietlibc产生一个更小的二进制文件，小于1.5K：

$ diet -Os gcc hello.c
$ strip a.out 
$ wc -c a.out
1360 a.out

Answer 2

这远非理想，但是一点点（x86_64）汇编程序让我低至5KB（但大部分是“除代码之外的其他东西” - 实际代码低于1KB [精确到771字节] ]，但文件大小要大得多，我认为因为代码大小四舍五入到4KB，然后添加一些页眉/页脚/额外的东西]

这是我做的： gcc -g -static -nostdlib -o glibc start.s glibc.c -Os -lc

glibc.c包含：

#include <unistd.h>

int main()
{
    const char str[] = "Hello, World!\n";
    write(1, str, sizeof(str));

    _exit(0);
}

start.s包含：

    .globl _start
_start: 
    xor %ebp, %ebp
    mov %rdx, %r9
    mov %rsp, %rdx
    and $~16, %rsp
    push    $0
    push    %rsp

    call    main

    hlt


    .globl _exit
_exit:
    //  We known %RDI already has the exit code... 
    mov $0x3c, %eax
    syscall
    hlt

这个要点并不是要表明glibc的系统调用部分不占用大量空间，而是“准备事物” - 并且要注意如果你要打电话给例如printf，甚至可能（v）sprintf，或exit（），或任何其他“标准库”功能，你在“没人知道会发生什么”的土地上。

编辑：更新了“start.s”以将argc / argv放在正确的位置：

_start: 
    xor %ebp, %ebp
    mov %rdx, %r9
    pop     %rdi
    mov %rsp, %rsi
    and $~16, %rsp
    push    %rax
    push    %rsp

    // %rdi = argc, %rsi=argv
    call    main

请注意，我已经更改了哪个寄存器包含什么内容，因此它与main匹配 - 我在前面的代码中使用了稍微错误的顺序。

使用Linux头文件中的unistd.h构建不带libc的静态ELF

2 个答案: