如何将ELF映像加载到内存并执行？

Question

我已经尝试了数天来弄清楚这个问题。显然，我太缺乏经验而无法理解各种示例中的实际代码，无论我如何努力，都找不到足够简单易懂的解释。这真的不是我的菜。

我的问题是，我能否得到一个链接（或答案），其中包含一些非常易于理解的伪代码或说明，以执行以下操作：

在C程序中，将另一个ELF可执行文件加载到内存中，设置内存、堆栈和所有其他必要的变量，然后执行它。

我理解基本概念，但它对我来说不是很清楚。我已经查看了许多其他来源，包括StackOverflow上的内容，但它们对我这样的白痴大脑来说都太复杂了。

谢谢。

- Sefu

---

@rici 我正在尝试编写一个程序，它可以在用户空间中运行给定的可执行文件(elf)。据我所知，这意味着复制二进制代码、设置堆栈并将控制权传递给新程序。但我不知道如何实现这一点。 - Sefu

@sefu：操作系统会代为处理所有这些事情。如果您不需要在程序运行时逗留，请使用exec或其变体之一（共有六种）; 如果您需要等待程序运行完毕，请使用fork，exec和wait。 - rici

@rici 我知道那些，但这个练习的目的是为了学习它在底层是如何工作的。execve本质上就是我想要替换的东西。 - Sefu

@sefu：在这种情况下，我不知道哪里越界了。您可以使用dlopen加载对象文件，使用dlsym查找其“main”符号；您可以使用getcontext和makecontext设置堆栈，并使用setcontext切换到它。 （*context函数已弃用；执行此操作的非弃用方式是使用线程，这将更容易。）这是您要寻找的内容吗？还是您应该编写一个加载器？ - rici

然后，您将在堆栈地址范围的顶部设置环境指针、ELF辅助向量、参数等，加载正确的寄存器值，并跳转到动态链接器或主程序的入口点（取决于它是否是动态链接）。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

Answer 1

在Linux x86上，execve是系统调用号11，可以使用以下方式调用：

long execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]){
  long r;
  asm volatile("int $128" : "=a"(r):"a"(11),"b"(filename),"c"(argv),"d"(envp):"memory");
  return r;
}

这就是大多数libc实现它的方式（尽管更间接，但带有错误处理等...）

如果想了解execve系统调用的工作原理，请查看Linux内核源代码。

- technosaurus

Answer 2

在C程序中，将另一个ELF可执行文件加载到内存中，设置内存、堆栈和所有其他必要的变量，然后执行它。

实际上，在C程序中你无法这样做，因为C程序已经从自己的ELF映像中加载到内存并运行。两个ELF映像会相互冲突，因此当您尝试映射新映像时，您将在运行中的旧映像部分中断，导致事情无法正常工作。

内核在执行映像时的第一件事是清空（清空）用户地址空间，以便可以加载新映像而不会发生冲突。

话虽如此，您可以通过仔细的链接脚本来构建两个没有冲突的ELF映像，以便第一个可以加载第二个，并且两者可以同时存在于内存中。这基本上就是ld.so（动态链接器）的工作方式——它链接到特殊地址，以便与“普通”程序共存。但是，任何两个“普通”的ELF可执行文件都希望位于相同的地址处。

- Chris Dodd

---

理论上，例如他不能仅通过基本内核工作来加载ELF文件（即可执行程序）到内核的可执行运行地址并运行，或者根本不可能工作？ - The Mask

这不是真的。那么UPX是如何做到的呢？去检查它的源代码。 - Zibri