Question

我试图弄清楚为什么GCC生成的二进制文件如此之大。

考虑这个空程序：

int main() {
    return 0;
}

现在，我使用 GCC 9.2.1 20190827（Red Hat 9.2.1-1）和 glibc 2.29 构建它，而没有任何其他参数：

gcc -o test test.c

生成的二进制文件为21984字节（〜22 KB）。用xxd查看生成的文件，在多个地方长期存在空字节：

00000370: 006c 6962 632e 736f 2e36 005f 5f6c 6962  .libc.so.6.__lib
00000380: 635f 7374 6172 745f 6d61 696e 0047 4c49  c_start_main.GLI
00000390: 4243 5f32 2e32 2e35 005f 5f67 6d6f 6e5f  BC_2.2.5.__gmon_
000003a0: 7374 6172 745f 5f00 0000 0200 0000 0000  start__.........
000003b0: 0100 0100 0100 0000 1000 0000 0000 0000  ................
000003c0: 751a 6909 0000 0200 1d00 0000 0000 0000  u.i.............
000003d0: f03f 4000 0000 0000 0600 0000 0100 0000  .?@.............
000003e0: 0000 0000 0000 0000 f83f 4000 0000 0000  .........?@.....
000003f0: 0600 0000 0200 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00000400: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
<3040 bytes of zeroes>
00000ff0: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00001000: f30f 1efa 4883 ec08 488b 05e9 2f00 0048  ....H...H.../..H
<not zeroes>
00001190: f30f 1efa c300 0000 f30f 1efa 4883 ec08  ............H...
000011a0: 4883 c408 c300 0000 0000 0000 0000 0000  H...............
000011b0: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
<3632 bytes of zeros>
00001ff0: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00002000: 0100 0200 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00002010: 011b 033b 3400 0000 0500 0000 10f0 ffff  ...;4...........
<not zeroes>
000020e0: 410e 2842 0e20 420e 1842 0e10 420e 0800  A.(B. B..B..B...
000020f0: 1000 0000 ac00 0000 98f0 ffff 0500 0000  ................
00002100: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
<3376 bytes of zeroes>
00002e40: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00002e50: 0011 4000 0000 0000 d010 4000 0000 0000  ..@.......@.....
...

因此，生成的二进制文件大约有10 KB或几乎一半的内容。

使用size -A，它的大小更像是程序会返回返回代码而无所作为：

test  :
section                 size      addr
.interp                   28   4194984
.note.ABI-tag             32   4195012
.note.gnu.build-id        36   4195044
.gnu.hash                 28   4195080
.dynsym                   72   4195112
.dynstr                   56   4195184
.gnu.version               6   4195240
.gnu.version_r            32   4195248
.rela.dyn                 48   4195280
.init                     27   4198400
.text                    373   4198432
.fini                     13   4198808
.rodata                   16   4202496
.eh_frame_hdr             52   4202512
.eh_frame                192   4202568
.init_array                8   4210256
.fini_array                8   4210264
.dynamic                 400   4210272
.got                      16   4210672
.got.plt                  24   4210688
.data                      4   4210712
.bss                       4   4210716
.comment                  44         0
.gnu.build.attributes   4472   4218912
Total                   5991

使用 GCC 9.2.0 和 musl 1.1.23 对PowerPC进行交叉编译时，情况更糟。二进制文件的大小增长到67872字节（〜67 KB），并且使用xxd来看，连续运行的64074字节只有零。

不过，size -A仍报告该版本的尺寸更小：

test  :
section              size        addr
.interp                26   268435796
.note.gnu.build-id     36   268435824
.hash                  36   268435860
.dynsym                64   268435896
.dynstr                39   268435960
.rela.plt              12   268436000
.init                  28   268436012
.text                 496   268436048
.fini                  28   268436544
.eh_frame_hdr          28   268436572
.eh_frame              80   268436600
.init_array             4   268566284
.fini_array             4   268566288
.dynamic              216   268566292
.branch_lt              8   268566508
.got                   12   268566516
.plt                    4   268566528
.data                   4   268566532
.bss                   28   268566536
.comment               17           0
Total                1170

我还尝试使用我碰巧可以使用的旧版GCC编译程序： GCC 4.7.2 和 uClibc 1.0.12 。通过这种组合，生成的二进制文件只有4769字节（〜4 KB），并且其中没有明显的空字节运行。

为了确保不仅在不执行任何操作的微型程序中发生这种情况，我查看了一些与 GCC 9.2.0 和 musl交叉编译的真实程序1.1.23 。例如，使用-Os编译并剥离的tcpdump二进制文件包含32628字节长的连续空字节运行。那么，为什么零试图消耗我的所有磁盘空间？

Answer 1

最近的binutils默认为-z separate-code，这会在程序中添加需要进一步对齐的其他PT_LOAD段。

您可以像这样覆盖默认值：

gcc -Wl,-z,noseparate-code -o test test.c

由于对齐要求，此更改仍会保留一些零。

Answer 2

Answer from Florian Weimer帮助我朝着正确的方向前进。罪魁祸首不是-z分隔码，而是-z relro。

通过在PowerPC GCC选项中添加-Wl，-z，norelro，空程序的文件大小将从67872字节减少到3772字节！在x64上，影响较小：从21984到18584字节。在一个小型但实际上可以运行的程序上，PowerPC上的差异小了约50％，而与我之前比较的tcpdump差不多是32 KB。

显然，relro链接器选项创建了一个新段，该段用于重新映射全局偏移表并将其标记为只读，从而保护程序免受堆栈溢出攻击。这种解释很可能是不准确的。尝试弄清楚时，我对所读的内容不甚了解。

PPC的大小差异恰好是62 KB。为什么创建这么大的面积，我不知道。

尽管最好将该设置作为加强措施来启用，但不幸的是我的目标板上只有11 MB的可用闪存，而且我试图在其上安装基于Linux的系统，因此每个字节都很重要，我将禁用该设置以减小二进制大小。

Answer 3

那么，为什么零试图消耗我所有的磁盘空间？

因为在大多数现代系统上，磁盘上22K的额外字节是无关紧要的。

您观察到的某些成本是由于动态链接所致，有些是由于填充所致，有些是为了帮助您进行调试（例如.comment，.note.gnu.build-id，.eh_frame*。）。 / p>

通过不使用libc并静态链接和剥离，我可以将二进制文件压缩到624字节：

cat t.c
void _start()
{
  __asm__("movq $60,%rax; xorq %rdi,%rdi; syscall");
}

gcc -O3 t.c -static -nostdlib -Wl,-z,noseparate-code,--build-id=none &&
strip --strip-all a.out &&
./a.out && ls -l a.out
-rwxr-x--- 1 me mygroup 624 Nov 25 19:34 a.out

仍然有.comment和.eh_frame可以删除。

GCC正在生成填充零的二进制文件

3 个答案: