如何合并两个二进制可执行文件?

时间:2012-03-15 14:36:24

标签: c linux linker elf bfd

此问题紧接着我前面提到的another question。简而言之,这是我尝试将两个完全链接的可执行文件合并为一个完全链接的可执行文件的尝试之一。区别在于前一个问题涉及将目标文件合并到一个完整的链接可执行文件,这更难,因为这意味着我需要手动处理重定位。

我所拥有的是以下文件:

example-target.c

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    puts("1234");
    return EXIT_SUCCESS;
}

example-embed.c

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

/*
 * Fake main. Never used, just there so we can perform a full link.
 */
int main(void)
{
    return EXIT_SUCCESS;
}

void func1(void)
{
    puts("asdf");
}

我的目标是合并这两个可执行文件以生成与example-target相同的最终可执行文件,但另外还有另一个mainfunc1

从BFD库的角度来看,每个二进制文件由一组部分组成(以及其他内容)。我遇到的第一个问题之一是这些部分的加载地址有冲突(如果我要合并它们,这些部分会重叠)。

我要解决的问题是以编程方式分析example-target以获取每个部分的加载地址和大小的列表。然后,我为example-embed做了同样的事情,并使用此信息为example-embed.c动态生成linker command,确保其所有部分都链接到不与任何部分重叠的地址在example-target。因此example-embed实际上在这个过程中完全链接了两次:一次确定它们有多少部分和大小,并再次链接以保证没有与example-target的部分冲突。

在我的系统上,生成的链接器命令是:

-Wl,--section-start=.new.interp=0x1004238,--section-start=.new.note.ABI-tag=0x1004254,
--section-start=.new.note.gnu.build-id=0x1004274,--section-start=.new.gnu.hash=0x1004298,
--section-start=.new.dynsym=0x10042B8,--section-start=.new.dynstr=0x1004318,
--section-start=.new.gnu.version=0x1004356,--section-start=.new.gnu.version_r=0x1004360,
--section-start=.new.rela.dyn=0x1004380,--section-start=.new.rela.plt=0x1004398,
--section-start=.new.init=0x10043C8,--section-start=.new.plt=0x10043E0,
--section-start=.new.text=0x1004410,--section-start=.new.fini=0x10045E8,
--section-start=.new.rodata=0x10045F8,--section-start=.new.eh_frame_hdr=0x1004604,
--section-start=.new.eh_frame=0x1004638,--section-start=.new.ctors=0x1204E28,
--section-start=.new.dtors=0x1204E38,--section-start=.new.jcr=0x1204E48,
--section-start=.new.dynamic=0x1204E50,--section-start=.new.got=0x1204FE0,
--section-start=.new.got.plt=0x1204FE8,--section-start=.new.data=0x1205010,
--section-start=.new.bss=0x1205020,--section-start=.new.comment=0xC04000

(请注意,我使用.newobjcopy --prefix-sections=.new example-embedobj添加了部分名称,以避免部分名称冲突。)

然后我写了一些代码来生成一个新的可执行文件(从objcopySecurity Warrior书中借用了一些代码)。新的可执行文件应具有:

  • example-target的所有部分以及example-embed
  • 的所有部分
  • 符号表,其中包含example-target中的所有符号以及example-embed
  • 的所有符号

我写的代码是:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <bfd.h>
#include <libiberty.h>

struct COPYSECTION_DATA {
    bfd *      obfd;
    asymbol ** syms;
    int        symsize;
    int        symcount;
};

void copy_section(bfd * ibfd, asection * section, PTR data)
{
    struct COPYSECTION_DATA * csd  = data;
    bfd *             obfd = csd->obfd;
    asection *        s;
    long              size, count, sz_reloc;

    if((bfd_get_section_flags(ibfd, section) & SEC_GROUP) != 0) {
        return;
    }

    /* get output section from input section struct */
    s        = section->output_section;
    /* get sizes for copy */
    size     = bfd_get_section_size(section);
    sz_reloc = bfd_get_reloc_upper_bound(ibfd, section);

    if(!sz_reloc) {
        /* no relocations */
        bfd_set_reloc(obfd, s, NULL, 0);
    } else if(sz_reloc > 0) {
        arelent ** buf;

        /* build relocations */
        buf   = xmalloc(sz_reloc);
        count = bfd_canonicalize_reloc(ibfd, section, buf, csd->syms);
        /* set relocations for the output section */
        bfd_set_reloc(obfd, s, count ? buf : NULL, count);
        free(buf);
    }

    /* get input section contents, set output section contents */
    if(section->flags & SEC_HAS_CONTENTS) {
        bfd_byte * memhunk = NULL;
        bfd_get_full_section_contents(ibfd, section, &memhunk);
        bfd_set_section_contents(obfd, s, memhunk, 0, size);
        free(memhunk);
    }
}

void define_section(bfd * ibfd, asection * section, PTR data)
{
    bfd *      obfd = data;
    asection * s    = bfd_make_section_anyway_with_flags(obfd,
            section->name, bfd_get_section_flags(ibfd, section));
    /* set size to same as ibfd section */
    bfd_set_section_size(obfd, s, bfd_section_size(ibfd, section));

    /* set vma */
    bfd_set_section_vma(obfd, s, bfd_section_vma(ibfd, section));
    /* set load address */
    s->lma = section->lma;
    /* set alignment -- the power 2 will be raised to */
    bfd_set_section_alignment(obfd, s,
            bfd_section_alignment(ibfd, section));
    s->alignment_power = section->alignment_power;
    /* link the output section to the input section */
    section->output_section = s;
    section->output_offset  = 0;

    /* copy merge entity size */
    s->entsize = section->entsize;

    /* copy private BFD data from ibfd section to obfd section */
    bfd_copy_private_section_data(ibfd, section, obfd, s);
}

void merge_symtable(bfd * ibfd, bfd * embedbfd, bfd * obfd,
        struct COPYSECTION_DATA * csd)
{
    /* set obfd */
    csd->obfd     = obfd;

    /* get required size for both symbol tables and allocate memory */
    csd->symsize  = bfd_get_symtab_upper_bound(ibfd) /********+
            bfd_get_symtab_upper_bound(embedbfd) */;
    csd->syms     = xmalloc(csd->symsize);

    csd->symcount =  bfd_canonicalize_symtab (ibfd, csd->syms);
    /******** csd->symcount += bfd_canonicalize_symtab (embedbfd,
            csd->syms + csd->symcount); */

    /* copy merged symbol table to obfd */
    bfd_set_symtab(obfd, csd->syms, csd->symcount);
}

bool merge_object(bfd * ibfd, bfd * embedbfd, bfd * obfd)
{
    struct COPYSECTION_DATA csd = {0};

    if(!ibfd || !embedbfd || !obfd) {
        return FALSE;
    }

    /* set output parameters to ibfd settings */
    bfd_set_format(obfd, bfd_get_format(ibfd));
    bfd_set_arch_mach(obfd, bfd_get_arch(ibfd), bfd_get_mach(ibfd));
    bfd_set_file_flags(obfd, bfd_get_file_flags(ibfd) &
            bfd_applicable_file_flags(obfd));

    /* set the entry point of obfd */
    bfd_set_start_address(obfd, bfd_get_start_address(ibfd));

    /* define sections for output file */
    bfd_map_over_sections(ibfd, define_section, obfd);
    /******** bfd_map_over_sections(embedbfd, define_section, obfd); */

    /* merge private data into obfd */
    bfd_merge_private_bfd_data(ibfd, obfd);
    /******** bfd_merge_private_bfd_data(embedbfd, obfd); */

    merge_symtable(ibfd, embedbfd, obfd, &csd);

    bfd_map_over_sections(ibfd, copy_section, &csd);
    /******** bfd_map_over_sections(embedbfd, copy_section, &csd); */

    free(csd.syms);
    return TRUE;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    bfd * ibfd;
    bfd * embedbfd;
    bfd * obfd;

    if(argc != 4) {
        perror("Usage: infile embedfile outfile\n");
        xexit(-1);
    }

    bfd_init();
    ibfd     = bfd_openr(argv[1], NULL);
    embedbfd = bfd_openr(argv[2], NULL);

    if(ibfd == NULL || embedbfd == NULL) {
        perror("asdfasdf");
        xexit(-1);
    }

    if(!bfd_check_format(ibfd, bfd_object) ||
            !bfd_check_format(embedbfd, bfd_object)) {
        perror("File format error");
        xexit(-1);
    }

    obfd = bfd_openw(argv[3], NULL);
    bfd_set_format(obfd, bfd_object);

    if(!(merge_object(ibfd, embedbfd, obfd))) {
        perror("Error merging input/obj");
        xexit(-1);
    }

    bfd_close(ibfd);
    bfd_close(embedbfd);
    bfd_close(obfd);
    return EXIT_SUCCESS;
}

总结一下这段代码的作用,需要2个输入文件(ibfdembedbfd)才能生成输出文件(obfd)。

  • 将格式/ arch / mach / file标志和起始地址从ibfd复制到obfd
  • 定义ibfdembedbfdobfd的部分。这些部分的人口分开发生,因为BFD要求在任何开始填充之前创建所有部分。
  • 将两个输入BFD的私有数据合并到输出BFD。由于BFD是许多文件格式之上的常见抽象,因此它不一定能够全面地封装底层文件格式所需的所有内容。
  • 创建一个由ibfdembedbfd的符号表组成的组合符号表,并将其设置为obfd的符号表。此符号表已保存,以便以后可用于构建重定位信息。
  • 将部分从ibfd复制到obfd。除了复制部分内容外,此步骤还涉及构建和设置重定位表。

在上面的代码中,某些行已注释掉/******** */。这些行涉及example-embed的合并。如果他们被注释掉了,那么obfd只是构建为ibfd的副本。我测试了这个,它工作正常。但是,一旦我在问题开始发生时将这些行评论回来。

使用完全合并的未注释版本,它仍会生成输出文件。可以使用objdump检查此输出文件,并找到两个输入的所有部分,代码和符号表。但是,objdump抱怨:

BFD: BFD (GNU Binutils for Ubuntu) 2.21.53.20110810 assertion fail ../../bfd/elf.c:1708
BFD: BFD (GNU Binutils for Ubuntu) 2.21.53.20110810 assertion fail ../../bfd/elf.c:1708

在我的系统中,1708的{​​{1}}为:

elf.c

BFD_ASSERT (elf_dynsymtab (abfd) == 0); elf_dynsymtab中的一个宏:

elf-bfd.h

我不熟悉ELF层,但我认为这是读取动态符号表(或者说它不存在)的问题。当时,我试图避免必须直接进入ELF层。有人能够在我的代码或概念上告诉我我做错了什么吗?

如果有用,我还可以发布链接器命令生成代码或示例二进制文件的编译版本。


我意识到这是一个非常大的问题,因此,我想对能够帮助我的人给予适当的奖励。如果我能够在某人的帮助下解决这个问题,我很乐意奖励500+。

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

为什么要手动完成所有这些操作?假设您拥有所有符号信息(如果您想以合理的方式编辑二进制文件,则必须使用这些信息),将可执行文件SPLIT到单独的目标文件(例如,每个函数一个目标文件)不是更容易,编辑,重新链接?