vak | Из пустого в порожнее

Взялся я поисследовать Си-шный рантайм. Глянуть, что делается в программе до main() и после. Беру пустую программу:

$ cat empty.c 
int main()
{
    // empty
}

Компилирую, причём линкую статически, чтобы избежать сложностей динамического загрузчика:

$ cc -static -Os empty.c -o empty

Глянем размер бинарника. На процессоре x86_64 под Ubuntu получается 667 килобайт:

$ size empty
   text	   data	    bss	    dec	    hex	filename
 667574	  23384	  22440	 713398	  ae2b6	empty

На процессоре arm64 выходит чуть получше, 497 килобайт:

$ size empty
   text	   data	    bss	    dec	    hex	filename
 497904	  22180	  21616	 541700	  84404	empty

Такие объёмы настораживают. Хорошо, запустим и посчитаем количество выполненных машинных команд. На процессоре x86_64:

$ bintrace -o x86.trace ./empty
$ grep '^0x' x86.trace | wc
 170979 1371361 10303769

На процессоре arm64:

$ bintrace -o arm64.trace ./empty
$ grep '^0x' arm64.trace | wc
  108719  565684 5186654

Ну офигеть просто. Больше ста тысяч команд чтобы просто стартонуть Си-шный код. Неладно что-то в Датском королевстве.

У меня иногда мелькает вопрос, чем занимаются компьютеры, когда мы на них не глядим. Какие-то бесполезные биты на байты множат. 😀

Flat | Top-Level Comments Only

From:

juan_gandhi

Обеспечивают безопасность, небось.

From:

madef

Во второй половине девяностых довелось мне принимать участие в одном проектике с embedded software. Тогда оно всё целиком сочинялось на ассемблере. Не удивлюсь, если и сейчас так.

From:

h1uke

это у вас Ubuntu новая и компилятор получше. А на 22.04.5 LTS, если из коробки, еще больше:

$ size empty
 text     data    bss    dec      hex   filename
 781207   23240   23016  827463   ca047 empty

gcc version 11.4.0 (Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04)

From:

dedekha

Ничего удивительного много чего надо подготовить, а для любителей приключений полно способов пользоваться своим собственным. И по нынешним временам это вполне дешево. И на множестве embedded system едет вполне полный bsd или линукс.

From:

mephi42

Попробовал посмотреть в профайлере:

$ perf record -e instructions hyperfine --shell=none ./empty
$ perf report --dsos=empty | head -n50
[...]
     6.63%  empty    [.] classify_object_over_fdes
     4.42%  empty    [.] read_encoded_value_with_base
     3.29%  empty    [.] __tunables_init
     0.40%  empty    [.] intel_check_word.constprop.0
     0.24%  empty    [.] __strncmp_avx2
     0.17%  empty    [.] getenv
     0.09%  empty    [.] _dl_non_dynamic_init
     0.08%  empty    [.] _int_malloc
     0.08%  empty    [.] _dl_lookup_symbol_x
[...]

Если правильно понимаю, проценты маленькие, потому что еще выполнялась куча кода в ядре и в hyperfine.

Выходит, что большая часть инструкций занимается обработкой .eh_frame и glibc tunables.

From:

vlad_m

Glibc?

From:

vak

Она, родимая. Это стандартная Ubuntu.

From:

vlad_m

Разучились люди библиотеки писать.

Второй год пытаюсь донести до коллег, что библиотека объектных модулей это библиотека.
Из нее должно браться при линковке нужное и то, что нужно нужному. Рекурсивно.

Как в книжной библиотеке: дают запрошенные книги (тут без рекурсии, да), а не отгружают 20 тонн всех запасов.

Разучились строить архитектуры и классов и модулей без использования кулёчного принципа: "а вдруг и это понадобится? Прибьём гвоздями на всякий случай!"

From:

spamsink

Там же exit(), который всё stdio за собой тащит.

Попробуй добавить в начало

#include <unistd.h>
void exit(int status) { _exit(status); }

Edited Date: 2024-12-20 22:16 (UTC)

From:

vak

Добавил, но оно больше не работает как раньше.

Segmentation fault

From:

spamsink

Это какое-то безобразие. _exit() - это системный вызов, который должен приводить к безусловному завершению процесса. Интересно, в чём там проблема.

From:

archaicos

А если _Exit() из stdlib.h?

From:

vak

/usr/bin/ld: /usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13/../../../aarch64-linux-gnu/libc.a(exit.o): in function `exit':
(.text+0x230): multiple definition of `exit'; /tmp/ccWkVj04.o:empty.c:(.text+0x0): first defined here
collect2: error: ld returned 1 exit status

И в первом случае тоже так ругается, с _exit.

From:

spamsink

Это проблемы статической линковки. Если libc.a упомянута явно, то это multiple definition, а если -lc, то вроде не должно.

From:

vak

Я понимаю что ты имеешь в виду. Так работал классический юниксный линкер. А тут libc.a упомянута как -lc, но не линкуется.

$ cat empty.c
int main() {}

#include <unistd.h>
void exit(int status) { _exit(status); }

$ cc -static empty.c -v
...
 /usr/libexec/gcc/aarch64-linux-gnu/13/collect2 -plugin /usr/libexec/gcc/aarch64-linux-gnu/13/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/libexec/gcc/aarch64-linux-gnu/13/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccDzVNsd.res -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_eh -plugin-opt=-pass-through=-lc --build-id --hash-style=gnu --as-needed -Bstatic -X -EL -maarch64linux --fix-cortex-a53-843419 -z relro /usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13/../../../aarch64-linux-gnu/crt1.o /usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13/../../../aarch64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13/crtbeginT.o -L/usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13 -L/usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13/../../../aarch64-linux-gnu -L/usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13/../../../../lib -L/lib/aarch64-linux-gnu -L/lib/../lib -L/usr/lib/aarch64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib -L/usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13/../../.. /tmp/cc1QUvYS.o --start-group -lgcc -lgcc_eh -lc --end-group /usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13/crtend.o /usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13/../../../aarch64-linux-gnu/crtn.o
/usr/bin/ld: /usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/13/../../../aarch64-linux-gnu/libc.a(exit.o): in function `exit':
(.text+0x230): multiple definition of `exit'; /tmp/cc1QUvYS.o:empty.c:(.text+0x8): first defined here
collect2: error: ld returned 1 exit status

Edited Date: 2024-12-21 01:43 (UTC)

From:

spamsink

Выходит, писать на "голом Си" (алгоритмический язык), вызывая лишь те внешние функции/системные вызовы, которые хочется, и отказаться от всего остального библиотечного скарба, больше нельзя? Досадно.

From:

vak

Похоже что так. Я собственно и копаю в эту сторону, чтобы выяснить, насколько жёсткая и монолитная каждая из операционок. Может кое-где ещё осталась какая свобода.

From:

dmarck

-nostdinc -nostdlib ещё существуют, но это сущий адЪ

From:

spamsink

Они, собственно, и не для этого. Хочется-то stdlib оставить, а только от stdio избавиться.

From:

h1uke

вот так получается:


int main()
{
    // empty
}

// Tell the compiler incoming stack alignment is not RSP%16==8 or ESP%16==12
__attribute__((force_align_arg_pointer))
void _start() {

    /* main body of program: call main(), etc */

    /* exit system call */
    asm("movl $1,%eax;"
        "xorl %ebx,%ebx;"
        "int  $0x80"
    );

    main();

    __builtin_unreachable();  // tell the compiler to make sure side effects are done before the asm statement
}

_start(), правда, срисован с 32-битной версии, но это можно потом поправить.

gcc -static -nostdlib -Os empty.c -o empty

$ size empty
   text    data     bss     dec     hex filename
   152     0        0       152     98  empty

полученый бинарник "работает"

From:

vak

Так-то получается, да только это же не Си-шная программа уже. Это ассемблерная программа, где весь Си-шный рантайм отрезан.

From:

h1uke

ну, не "весь", а "стандартный". Очень часто именно это и нужно.

P.S. отвечаю не чтобы поспорить, а потому, что в примере вызов main() не там стоит. Позорник ... :)

From:

vlad_m

А я помню староглиняные времена, когда main(argc, argv, envp) вызывалась непосредственно ядром при exec...(). 😁

From:

vak

Не знаю, может только в Unix v6. Вроде всегда был какой-нибудь _startup. Ведь должен кто-то глобальную переменную environ поставить.

From:

henry_flower

на федорі 41 (вимбачте, не втримавсь):

$ cat empty.c 
#include <unistd.h>

void _start() {
    extern int main();
    _exit(main());
}

int main() { return 42; }
$ cat Makefile 
empty: empty.o; ld -static -e _start -o $@ $^ /lib64/libc.a
$ make
cc    -c -o empty.o empty.c
ld -static -e _start -o empty empty.o /lib64/libc.a
$ ./empty 
$ echo $?
42
$ stat -c %s empty
9704
$ size empty
   text    data     bss     dec     hex filename
    232       0       4     236      ec empty
$

From:

henry_flower

до речі, а шо то за bintrace такий? гоогл дає кілька варіянтів

From:

vak

https://github.com/sergev/bintrace

From:

henry_flower

дякую

Flat | Top-Level Comments Only

Профиль

Посетители

Пятнадцать байтов на стек от конца

Из пустого в порожнее

Из пустого в порожнее

no subject

no subject

На процессоре x86_64 под Ubuntu получается 667 килобайт

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

весь Си-шный рантайм отрезан

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

Профиль

Метки

Посетители