不调用main函数的情况下使用glibc进行静态链接

Question

我使用NASM创建了一个简单的hello world程序，该程序调用libc中的printf和_exit，但不使用main函数。

extern printf
extern _exit

section .data
    hello:     db 'Hello world!',10

section .text
    global _start   
_start:
    xor eax, eax
    mov edi, hello
    call printf
    mov rax, 0    
    jmp _exit

I create the object file like this

nasm -felf64 hello.asm

然后，我可以像这样使用动态链接将其与glibc连接起来

ld hello.o -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -lc -melf_x86_64

这段代码目前没有出现错误。但是现在我想静态地执行它。我做了

ln -s `gcc -print-file-name=libc.a`
ln -s `gcc -print-file-name=libgcc_eh.a`
ld hello.o -static libc.a libgcc_eh.a libc.a -melf_x86_64

这段代码可以链接但是当我运行时会出现分段错误。使用gdb，我发现它给了以下信息：

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x0000000000401004 in vfprintf ()

如果我用C语言编写一个简单的“hello world”程序，并使用静态链接方式编译，它可以正常运行，因此显然在我的系统上可以实现与glibc的静态链接。那么，我该如何将我的汇编代码与glibc进行静态链接呢？ 如果我链接到glibc的替代品，比如musl-libc，它也可以正常工作。

ld hello.o -static /usr/local/musl/lib/libc.a -melf_x86_64

我正在使用Ubuntu 14.04操作系统，eglibc 2.19 C库以及GCC 4.9.1编译器。

- Z boson

Answer 1

Glibc拥有一个巨大的初始化序列，因为它旨在在多线程系统中工作。此外，GLIBC正确处理一些GNU扩展，如构造器属性。在启动时，它在TLS中缓存了很多东西，包括语言环境信息，初始化同步对象等。

你的vprintf出现的确切问题是未初始化的语言环境访问。

当您动态链接时，所有这些工作都在加载时完成，并且一切正常。

静态链接的glibc需要调用__libc_init_first来初始化其所有所需内容。在此调用之前，您需要__dl_tls_setup来正确设置TLS，在此调用之后，您将需要__libc_csu_init来正确调用所有全局构造函数。

所有这些内容高度依赖于版本，而且几乎没有文档记录。严格地说，没有安全的方法可以静态链接到glibc，跳过或修改其正常的_start序列。

另一方面，像musl或newlib这样针对嵌入式的库不那么限制初始化、多线程和语言环境。

- Konstantin Vladimirov

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谢谢，这个答案比我预期的要好。是时候放弃并接受静态链接到glibc应该被避免了。 - Z boson