GCC for ARM -- ELF 输出文件段错位

Question

编辑添加：我现在已将此交叉发布到GNU ARM Embedded Toolchain站点，因为我相当确定这是一个链接器错误。

另外，我注意到当第一个程序段适合 ELF 文件的第一页时（即它在其页内的起始偏移量 >= ELF 标头中的字节数）似乎会发生这种情况。在这种情况下，段错误地向下扩展到文件的开头。这可以解释为什么如果起始地址的页内偏移量从 0x80 减少到 0x40，问题就会消失。

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我正在为 ARM Cortex M0 实现一个独立的操作系统，但我的链接器有一个奇怪的问题。这是我的源文件OS.c，经过精简以说明问题：

int EntryPoint (void) { return 99 ; }

这是我的链接器脚本文件OS.ld，只需将所有代码分配给从以下位置开始的区域0x10080：

MEMORY
  {
  NVM (rx) : ORIGIN = 0x10080, LENGTH = 0x1000
  }

SECTIONS
  {
  .text 0x10080 :
    {
    OS.o (.text)
    } > NVM
  }

我编译并链接它：

arm-none-eabi-gcc.exe -march=armv6-m -mthumb -c OS.c
arm-none-eabi-gcc.exe -oOS.elf -Xlinker --script=OS.ld OS.o -nostartfiles -nodefaultlibs

现在，当我用 列出程序段时readelf OS.elf -l，我得到：

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x10080
There are 1 program headers, starting at offset 52

Program Headers:
  Type           Offset   VirtAddr   PhysAddr   FileSiz MemSiz  Flg Align
  LOAD           0x000000 0x00010000 0x00010000 0x0008c 0x0008c R E 0x10000

据此，唯一的程序段开始于0x000000ELF 输出文件中的偏移量，这很疯狂：该区域包含与操作系统无关的 ELF 头信息。并且物理起始地址是0x00010000，它在我的硬件中不存在。

但奇怪的是，如果我在链接器脚本文件中更改0x10080to 的两个实例0x10040，它就可以工作！我得到：

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x10040
There are 1 program headers, starting at offset 52

Program Headers:
  Type           Offset   VirtAddr   PhysAddr   FileSiz MemSiz  Flg Align
  LOAD           0x010040 0x00010040 0x00010040 0x0000c 0x0000c R E 0x10000

现在程序段位于文件中的正确位置，并且具有长度0x0000c而不是0x0008c. 不幸的是0x00010040，我的硬件中也不存在地址，因此这不是解决方案。

这是 GCC ARM 编译器中的错误吗？运行它--version给出：

arm-none-eabi-gcc.exe (GNU Tools for Arm Embedded Processors 7-2018-q2-update) 7.3.1 20180622 (release) [ARM/embedded-7-branch revision 261907]

Answer 1

您所看到的可能不是您所期望的，但无论如何都是正确的，恕我直言。

ELF 是为 System V 创建的。支持虚拟内存和mmap()（将文件内容映射到内存的系统调用）的操作系统。

您正在查看 ELF 程序头（不是节头，见下文）。程序头是向（支持虚拟内存的）操作系统的 ELF 加载程序提供的信息，说明应将mmap()（完整）ELF 文件放入其准备为进程映像的虚拟内存中的位置。然后，该操作系统将在某处分配一个（或多个）页面，将其称为（虚拟）0x10000（对于该进程），映射文件并跳转到 0x10080（入口点）。

对于第二个示例，这将不起作用，因为您在ELF 文件头（ELF 头 + 程序头 + 节头）末尾之前指定了（虚拟）起始地址，因此它不能仅将文件映射到页面边界，从而使对于操作系统来说，执行此mmap()操作更加复杂（甚至不可能）。

对于您的裸机操作系统（很可能不支持虚拟内存，至少在启动时不支持），ELF 程序头的信息可能完全不相关。

您可能更应该查看部分标题。它们描述了物理记忆。