Question

与另外this个问题有关。我正在尝试在gem5中运行这个简单的C程序：

int main() {
    int a=1, b=2;
    int c=a+b;
    return c;
}

它失败了，因为gem5没有实现一些系统调用。

我的问题是，为什么像这样的简单程序需要系统调用？这应该在没有问题的情况下裸机运行。有没有一种方法可以编译该代码以避免系统调用？我正在使用arm-linux-gnueabi-gcc -static -DUNIX进行编译。

Answer 1

没有系统调用，程序无法退出。它的工作方式通常是这样的：

// Not how it's actually implemented... just a sketch.
void _start() {
    char **argv = ...;
    int argc = ...;
    // ... other initialization code ...
    int retcode = main(argc, argv);
    exit(retcode);
}

具体细节取决于操作系统，但是exit()（它终止进程）通常必须是系统调用或通过系统调用实现。

请注意，对于“托管” C实现，而不是“独立” C实现，这是正确的，并且高度依赖于操作系统。有独立的C实现可以在裸机上运行，但是托管C实现通常需要一个操作系统。

您可以在没有标准库且没有运行时的情况下进行编译，但是您的入口点无法返回...没有运行时就无法返回。

创建裸机程序

通常可以编译能够运行裸机的程序。

使用-ffreestanding。这使得GCC生成的代码不会假定标准库可用（并具有其他效果）。
使用-nostdlib。这将阻止GCC与标准库链接。请注意，无论如何都可能生成memcmp，memset，memcpy和memmove调用，因此您可能必须自己提供这些调用。

此时，您可以编写程序，但是通常必须使用_start而不是main：

void _start(void) {
    while (1) { }
}

请注意，您无法从_start返回！考虑一下...无处可寻。当您编译这样的程序时，您会发现它不使用任何系统调用且没有加载程序。

$ gcc -ffreestanding -nostdlib test.c

我们可以验证它没有加载任何库：

$ ldd a.out                              
    statically linked
$ readelf -d a.out 

Dynamic section at offset 0xf30 contains 8 entries:
  Tag        Type                         Name/Value
 0x000000006ffffef5 (GNU_HASH)           0x278
 0x0000000000000005 (STRTAB)             0x2b0
 0x0000000000000006 (SYMTAB)             0x298
 0x000000000000000a (STRSZ)              1 (bytes)
 0x000000000000000b (SYMENT)             24 (bytes)
 0x0000000000000015 (DEBUG)              0x0
 0x000000006ffffffb (FLAGS_1)            Flags: PIE
 0x0000000000000000 (NULL)               0x0

我们还可以看到它不包含任何进行系统调用的代码：

$ objdump -d a.out

a.out:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .text:

00000000000002c0 <_start>:
 2c0:   eb fe                   jmp    2c0 <_start>

Answer 2

我的问题是，为什么像这样的简单程序需要系统调用？

运行时加载器ld.so进行系统调用。 C运行时执行系统调用。做strace <application>看看。

Answer 3

您可能要检出gcc的一些参数。除其他外：

-ffreestanding
-nostdlib
-nodefaultlibs

我的问题是，为什么像这样的简单程序需要系统调用？

因为进入主程序和退出程序是基于syscalls的。

Answer 4

使用arm-unknown-linux-uclibcgnueabi编译可解决此问题。显然，uclibc实现未使用gem5尚未实现的系统调用。

为什么简单的C程序需要系统调用？

4 个答案:

创建裸机程序