全局变量反汇编与重定位
全局变量反汇编与重定位
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引入
本文完整代码地址 https://gitee.com/layty/Jz2440/tree/master/Assembler/02-global_test
思考这样一个问题，全局变量是怎么存储的，怎么使用的，反汇编后是什么样子的？
-
最理想的取地址应该是这样的，但是并没有这样的指令，操作数不可能是一个32位的数
ldr r0,[a的地址] -
所以我们还想这样，还需要 将 r1 赋值32位的地址..所以单纯的赋值没有办法实现这个操作
ldr r0,[r1] -
也就是需要这么做
ldr r0，[pc,offset] ;lable1 lable1: addr_val label2_addr_val: val
我们写这样一段代码测试一下.
#include <stdio.h>
int a=0;
int b=1;
int test(int c)
{
c=c+1;
printf("hello %d",c);
return c;
}
typedef int (*funpt)(int);
funpt pt =&test;
int main()
{
a=3;
b=b+1;
test(a);
pt(b);
}
makefiel如下，反汇编中加入c语言信息，加入-S选项，cc中加入-g选项
all:
arm-linux-gcc -g -o o.out globl_var.c -Wl,-Map=gcc.map
arm-linux-objdump -D -S o.out>o.dis
claen:
rm *.out
nopie分析
一般我们编译的时候都是nopie,pie我是在编译uboot时候了解到的，本篇文章也是关于uboot重定位分析的子章节
MAP
我们先来看下map文件的地址，有助于后续的分析
.text 0x00008380 test
.bss 0x000105f8 a
.data 0x000105f0 pt
0x000105ec b
普通变量
从main函数入手，先从[pc, #88]的地方取得一个值，再从这个值所表示的地址中取值
a=3;
83cc: e59f2050 ldr r2, [pc, #80] ; 8424 <main+0x64>
83d0: e3a03003 mov r3, #3 ; 0x3
83d4: e5823000 str r3, [r2]
8424: 000105f8 .word 0x000105f8
8428: 000105ec .word 0x000105ec
842c: 000105f0 .word 0x000105f0
000105ec <b>:
105ec: 00000001 .word 0x00000001
000105f0 <pt>:
105f0: 00008380 .word 0x00008380
Disassembly of section .bss:
000105f4 <completed.5877>:
105f4: 00000000 .word 0x00000000
000105f8 <a>:
105f8: 00000000 .word 0x00000000
从代码上可以看出来8424这个地方存储的就是变量的地址，也就是这么一个示意图
可以看到a所表示的地址的值，确实是0，实际上这个是存在bss段的.
接着来看代码b=b+1,多了一个取值的步骤
b=b+1;
83d8: e59f3048 ldr r3, [pc, #72] ; 8428 <main+0x68>
83dc: e5933000 ldr r3, [r3]
83e0: e2832001 add r2, r3, #1 ; 0x1
83e4: e59f303c ldr r3, [pc, #60] ; 8428 <main+0x68>
83e8: e5832000 str r2, [r3]
8424: 000105f8 .word 0x000105f8
8428: 000105ec .word 0x000105ec
842c: 000105f0 .word 0x000105f0
000105ec <b>:
105ec: 00000001 .word 0x00000001
指针变量
接着来看下函数指针pt的处理
pt(b);
; 取出指针的地址，这个和我们普通变量操作中先取出变量的地址是一样的
83fc: e59f3028 ldr r3, [pc, #40] ; 842c <main+0x6c>
; 获取变量的值，也就是指针的值，这里就是test的地址值了
; 可以看到 [000105f0]=00008380 确实是 00008380 <test>:
8400: e5932000 ldr r2, [r3]
;取出变量b的地址 然后取出b的值
8404: e59f301c ldr r3, [pc, #28] ; 8428 <main+0x68>
8408: e5933000 ldr r3, [r3]
; 传递为第一个参数
840c: e1a00003 mov r0, r3
8410: e1a0e00f mov lr, pc
;r2在上面赋值就是test的值
8414: e12fff12 bx r2
842c: 000105f0 .word 0x000105f0
000105f0 <pt>:
105f0: 00008380 .word 0x00008380
00008380 <test>:
print函数
在函数中调用了库函数，这里也是使用了相对跳转了
printf("hello %d",c);
839c: e59f0018 ldr r0, [pc, #24] ; 83bc <test+0x3c>
83a0: e51b1008 ldr r1, [fp, #-8]
83a4: ebffffc5 bl 82c0 <_init+0x48>
pie分析
接下去的分析都是针对重定位uboot的，与一般的程序没有关系了，不属于全局变量反汇编的分析
MAP
.text 0x00008380 test
.bss 0x000105f8 a
.data 0x000105f0 pt
0x000105ec b
// 上面是nopie 下面是pie的
.text 0x000005f8 test
.data 0x0000887c pt
.data 0x00008878 b
.bss 0x00008884 a
汇编方式
加入pie选项和其实发现，单纯的这段main和test代码是一致的
地址分析
69c: 00008884 .word 0x00008884 ;存放的a的地址的lable
6a0: 00008878 .word 0x00008878 ;存放的b的地址的lable
6a4: 0000887c .word 0x0000887c ;存放的pt的地址的lable
搜索这几个地址值69c，6a0，6a4
00000400 <.rel.dyn>:
;a
420: 0000069c muleq r0, ip, r6
424: 00000017 andeq r0, r0, r7, lsl r0
;b
428: 000006a0 andeq r0, r0, r0, lsr #13
42c: 00000017 andeq r0, r0, r7, lsl r0
;pt
430: 000006a4 andeq r0, r0, r4, lsr #13
434: 00000017 andeq r0, r0, r7, lsl r0
450: 0000887c andeq r8, r0, ip, ror r8
454: 00000017 andeq r0, r0, r7, lsl r0
同时，还有一个关键的东西，就是指针的值是个地址的时候，他的值也会出现在这个表里面
450: 0000887c andeq r8, r0, ip, ror r8
454: 00000017 andeq r0, r0, r7, lsl r0
这是什么意思呢
当指针的值是个地址的时候，当重定位之后，这个地址应该同样加上偏移.
uboot的pie
.bss 0x000ae4e0 0x4 board/samsung/smdk2410/libsmdk2410.o
0x000ae4e0 a
.text 0x000560dc 0x240 board/samsung/smdk2410/libsmdk2410.o
0x00056278 main2
0x00056258 test
.data 0x0006adfc 0x8 board/samsung/smdk2410/libsmdk2410.o
0x0006adfc b
0x0006ae00 pt
变量分析
00056278 <main2>:
56278: e92d4010 push {r4, lr}
;取出b的地址
5627c: e59f402c ldr r4, [pc, #44] ; 562b0 <main2+0x38>
;r4=0006adfc是b的地址
;取出a的地址
56280: e59f302c ldr r3, [pc, #44] ; 562b4 <main2+0x3c>
56284: e5942000 ldr r2, [r4]
56288: e3a01003 mov r1, #3 ; 0x3
5628c: e2822001 add r2, r2, #1 ; 0x1
56290: e1a00001 mov r0, r1
56294: e5831000 str r1, [r3]
56298: e5842000 str r2, [r4]
5629c: ebffffed bl 56258 <test>
; pt(b)
562a0: e5940000 ldr r0, [r4]
562a4: e1a0e00f mov lr, pc
;到这里为止，r4依然是b的地址，也就是说 pt的地址就是b后面，pt的寻址都是按照b来的
;手动计算一下 r4+4=6ae00 这确实是pt的实际地址
; 0006ae00 <pt>:
; 6ae00: 00056258 .word 0x00056258
562a8: e594f004 ldr pc, [r4, #4]
562ac: e8bd8010 pop {r4, pc}
我们来看下具体的地址信息
;----------------------------------------------------------------------
562b0: 0006adfc .word 0x0006adfc ;这个存的是b的地址
562b4: 000ae4e0 .word 0x000ae4e0 ;这个存的是a的地址
; 这里没有lable存储着pt的地址，程序依靠先找到b的地址，b地址下一个偏移就是pt的地址
; pt里面的值也是个地址
0006ae00 <pt>:
6ae00: 00056258 .word 0x00056258
接下来的就是应该重定位的变量信息，也就是lable和地址，可以看到lable和指针都出现了这张表里面
;存放b的lable的地址
71854: 000562b0 .word 0x000562b0
71858: 00000017 .word 0x00000017
;存放a的lable的地址
7185c: 000562b4 .word 0x000562b4
71860: 00000017 .word 0x00000017
;这里没有存放pt的lable地址 ，依靠b的地址来寻找
;pt的值也是个地址值，那么这个地址也应该处理
72c1c: 0006ae00 .word 0x0006ae00
72c20: 00000017 .word 0x00000017
小结重定位数据段
也就是说，这个特殊的段<.rel.dyn>应该存放有所有值是地址的单元的地址.
反汇编文件可以看成数据段加指令段，这里考虑数据段
0000: ....
....
xxxx: val 当val表示的是一个地址的时候，现在有两种情况
也就是说包含了
- lable 的地址，存放的是全局变量的地址
- 指针的地址，这个指针存放的是个地址
有了上面的<.rel.dyn>段重定位数据段就很方便了，将里面的地址挑出来，对其值和其存放的地址都加上偏移即可
- 取出a的地址，此时a的地址应该加上offset
- a的地址怎么取的，也是从一个lable中取的，这个lable也是经过offset的了
- 当a的值是个地址，比如是个函数指针，这个函数指针的值也应该加上offset，才是新定位的函数地址
总结起来一句话
