在共享库中混合PIC和非PIC对象

Question

这个问题关系到这一个,以及它的答案.

我刚刚发现了一些正在构建的构建中的丑陋.情况看起来有点像以下(用gmake格式编写); 请注意,这特别适用于sparc和x86硬件上的32位内存模型:

OBJ_SET1  := some objects
OBJ_SET2  := some objects

# note: OBJ_SET2 doesn't get this flag
${OBJ_SET1} : CCFLAGS += -PIC

${OBJ_SET1} ${OBJ_SET2} : %.o : %.cc
  ${CCC} ${CCFLAGS} -m32 -o ${@} -c ${<}

obj1.o       : ${OBJ_SET1}
obj2.o       : ${OBJ_SET2}
sharedlib.so : obj1.o obj2.o
obj1.o obj2.o sharedlib.so :
  ${LINK} ${LDFLAGS} -m32 -PIC -o ${@} ${^}

显然,它可以在共享对象中混合使用和不使用PIC编译的对象(这已经使用了多年).我不太了解PIC是否知道这是一个好主意/聪明,而我的猜测是在这种情况下它不是必需的,而是它正在发生,因为有人不在乎找到正确的方法来做到这一点关于构建的新东西.

我的问题是:

1. 这样安全吗？
2. 这是不是一个好主意
3. 结果会发生什么样的潜在问题
4. 如果我将所有内容切换到PIC,是否有任何非显而易见的陷阱我可能需要注意.

Answer 1

忘了我什至写了这个问题。

先按顺序做一些解释：

• 操作系统可以将非 PIC 代码加载到 [大多数？] 现代操作系统的内存中的任何位置。加载完所有内容后，它会经历一个修复文本段（可执行内容结束的地方）的阶段，以便正确处理全局变量；要实现这一点，文本段必须是可写的。
• PIC 可执行数据可由操作系统加载一次并在多个用户/进程之间共享。然而，对于操作系统来说，文本段必须是只读的——这意味着没有修复。代码被编译为使用全局偏移表 (GOT)，因此它可以解决相对于 GOT 的全局变量，从而减少修复的需要。
• 如果共享对象是在没有 PIC 的情况下构建的，尽管强烈建议这样做，但它似乎并不是绝对必要的；如果操作系统必须修复文本段，则它被迫将其加载到标记为读写的内存中……这会阻止跨进程/用户共享。
• 如果使用/ PIC 构建了可执行二进制文件，我不知道引擎盖下出了什么问题，但我目睹了一些工具变得不稳定（神秘的崩溃等）。

答案：

• 混合使用 PIC/非 PIC 或在可执行文件中使用 PIC 会导致难以预测和追踪不稳定性。我没有技术解释为什么。
  • ...包括段错误、总线错误、堆栈损坏等。
• 共享对象中的非 PIC 可能不会导致任何严重问题，但如果跨进程和/或用户多次使用该库，可能会导致使用更多 RAM。

更新 (4/17)

从那以后，我发现了我之前看到的一些崩溃的原因。为了显示：

/*header.h*/
#include <map>
typedef std::map<std::string,std::string> StringMap;
StringMap asdf;

/*file1.cc*/
#include "header.h"

/*file2.cc*/
#include "header.h"

int main( int argc, char** argv ) {
  for( int ii = 0; ii < argc; ++ii ) {
    asdf[argv[ii]] = argv[ii];
  }

  return 0;
}

... 然后：

$ g++ file1.cc -shared -PIC -o libblah1.so
$ g++ file1.cc -shared -PIC -o libblah2.so
$ g++ file1.cc -shared -PIC -o libblah3.so
$ g++ file1.cc -shared -PIC -o libblah4.so
$ g++ file1.cc -shared -PIC -o libblah5.so

$ g++ -zmuldefs file2.cc -Wl,-{L,R}$(pwd) -lblah{1..5} -o fdsa
#     ^^^^^^^^^
#     This is the evil that made it possible
$ args=(this is the song that never ends);
$ eval ./fdsa $(for i in {1..100}; do echo -n ${args[*]}; done)

该特定示例可能不会最终崩溃，但这基本上是该组代码中存在的情况。如果它确实崩溃了，它很可能在析构函数中，通常是一个双重释放错误。

许多年前，他们添加-zmuldefs到他们的构建中以摆脱多重定义的符号错误。编译器发出用于在全局对象上运行构造函数/析构函数的代码。 -zmuldefs强制它们位于内存中的相同位置，但它仍然为 exe 和包含有问题的头文件的每个库运行一次构造函数/析构函数——因此是双重释放。