vak | 2024-12-18

#include <sys/syscall.h>
.text
.align 2
.globl _main
_main:
mov x16, #SYS_write // syscall write(fd, message, size)
mov x0, #1 // file descriptor 1 - stdout
adrp x1, message@PAGE // high 20 bits of message address
add x1, x1, :lo12:message@PAGEOFF // low 12 bits of message address
mov x2, 13 // size
svc 0x80 // do system call

mov x16, #SYS_exit // syscall exit(status)
mov x0, #0 // status - 0
svc 0x80 // do system call
message:
.ascii "Hello world!\n"

Starting program: ./demo-arm64-macos
sp = 0x16fdffaf8
cpsr = 0x1000
0x000000010000cb30: 910003e0 mov x0, sp
x0 = 0x16fdffaf8
0x000000010000cb34: 927cec1f and sp, x0, #0xfffffffffffffff0
sp = 0x16fdffaf0
0x000000010000cb38: d280001d mov x29, #0
0x000000010000cb3c: d280001e mov x30, #0
0x000000010000cb40: 14000307 b #0x10000d75c
0x000000010000d75c: d503237f pacibsp
0x000000010000d760: a9bb6ffc stp x28, x27, [sp, #-0x50]!
sp = 0x16fdffaa0

0x00000001971b0258: f94027e8 ldr x8, [sp, #0x48]
x8 = 0x100003f74
0x00000001971b025c: f94033e9 ldr x9, [sp, #0x60]
x9 = 0x1fc3b04d0
0x00000001971b0260: f9400529 ldr x9, [x9, #8]
x9 = 0x1fc3b0150
0x00000001971b0264: b9406920 ldr w0, [x9, #0x68]
x0 = 0x1
0x00000001971b0268: a9470921 ldp x1, x2, [x9, #0x70]
x1 = 0x16fdffb08
x2 = 0x16fdffb18
0x00000001971b026c: f9404123 ldr x3, [x9, #0x80]
x3 = 0x16fdffb98
0x00000001971b0270: d63f091f blraaz x8
lr = 0x1971b0274
0x0000000100003f74: d2800090 mov x16, #4
x16 = 0x4
0x0000000100003f78: d2800020 mov x0, #1
0x0000000100003f7c: 90000001 adrp x1, #0x100003000
x1 = 0x100003000
0x0000000100003f80: 913e6021 add x1, x1, #0xf98
x1 = 0x100003f98
0x0000000100003f84: d28001a2 mov x2, #0xd
x2 = 0xd
0x0000000100003f88: d4001001 svc #0x80
Hello world!
x0 = 0xd
x1 = 0
cpsr = 0x40001000
0x0000000100003f8c: d2800030 mov x16, #1
x16 = 0x1
0x0000000100003f90: d2800000 mov x0, #0
x0 = 0
0x0000000100003f94: d4001001 svc #0x80
Process exited normally.

Подрихтовал ещё немного тулзу, и таки добился своего. Можем теперь наблюдать интимные подробности работы динамического загрузчика.

Пример состоит из двух частей, обе написаны на ассемблере.

Главная программа foobar.S выдаёт пару текстовых сообщений, вызывая функцию say() из динамической библиотеки. Затем завершается системным вызовом _exit().
Бибилиотека lib.S реализует функцию say(), которая выполняет системный вызов write().

Всё это на процессоре arm32 под FreeBSD.

Компилируем, запускаем. Работу динамического загрузчика я сократил для ясности. Инструкции главной программы выделены зелёным, инструкции библиотечной функции сиреневым. Видно, как при первом вызове функции say() её адрес ещё не готов. Активируется динамический загрузчик, находит адрес функции и уходит в неё. При втором вызове say() переход происходит напрямую. Вставка-переходник say@plt занимает три машинных команды.

$ cpp foobar.S | as -o foobar.o -
$ cpp lib.S | as -o lib.o -
$ ld -shared -o lib.so lib.o
$ ld -o foobar foobar.o lib.so
$ export LD_LIBRARY_PATH=.
$ bintrace ./foobar
Starting program: ./foobar
        sp = 0xbfbfeb50
        lr = 0x20025538
      cpsr = 0x10
----------------------------------------------------------- dynamic loader
0x20025538:  e1a0600d   mov r6, sp
        r6 = 0xbfbfeb50
...
(initialize dynamic loader)
...
0x20025590:  e1a0f003   mov pc, r3
----------------------------------------------------------- 00010158 <_start>:
0x00010158:  e300017c   movw r0, #0x17c
        r0 = 0x17c
0x0001015c:  e3400001   movt r0, #1
        r0 = 0x1017c
0x00010160:  ebfffff9   bl #0x1014c
        lr = 0x10164
----------------------------------------------------------- 0001014c <say@plt>:
0x0001014c:  e28fc600   add ip, pc, #0, #12
       r12 = 0x10154
0x00010150:  e28cca01   add ip, ip, #0x1000
       r12 = 0x11154
0x00010154:  e5bcf0c4   ldr pc, [ip, #0xc4]!
       r12 = 0x11218
----------------------------------------------------------- 00010138 <.plt>:
0x00010138:  e52de004   str lr, [sp, #-4]!
        sp = 0xbfbfeb4c
0x0001013c:  e59fe004   ldr lr, [pc, #4]
        lr = 0x10c4
0x00010140:  e08fe00e   add lr, pc, lr
        lr = 0x1120c
0x00010144:  e5bef008   ldr pc, [lr, #8]!
        lr = 0x11214
----------------------------------------------------------- into dynamic loader
0x200255a0:  e92d0c3f   push {r0, r1, r2, r3, r4, r5, sl, fp}
        sp = 0xbfbfeb2c
...
(find symbol 'say' in lib.so)
...
0x200255d4:  e1a0f00c   mov pc, ip
----------------------------------------------------------- 000000d4 <say>:
0x200170d4:  e92d4080   push {r7, lr}
        sp = 0xbfbfeb48
0x200170d8:  e1a01000   mov r1, r0
        r1 = 0x1017c
0x200170dc:  e3a00001   mov r0, #1
        r0 = 0x1
0x200170e0:  e3a02004   mov r2, #4
        r2 = 0x4
0x200170e4:  e3a07004   mov r7, #4
        r7 = 0x4
0x200170e8:  ef000000   svc #0
foo
        r0 = 0x4
        r1 = 0
0x200170ec:  e8bd8080   pop {r7, pc}
        r7 = 0
        sp = 0xbfbfeb50
----------------------------------------------------------- back to _start
0x00010164:  e3000180   movw r0, #0x180
        r0 = 0x180
0x00010168:  e3400001   movt r0, #1
        r0 = 0x10180
0x0001016c:  ebfffff6   bl #0x1014c
        lr = 0x10170
----------------------------------------------------------- 0001014c <say@plt>:
0x0001014c:  e28fc600   add ip, pc, #0, #12
       r12 = 0x10154
0x00010150:  e28cca01   add ip, ip, #0x1000
       r12 = 0x11154
0x00010154:  e5bcf0c4   ldr pc, [ip, #0xc4]!
       r12 = 0x11218
----------------------------------------------------------- 000000d4 <say>:
0x200170d4:  e92d4080   push {r7, lr}
        sp = 0xbfbfeb48
0x200170d8:  e1a01000   mov r1, r0
        r1 = 0x10180
0x200170dc:  e3a00001   mov r0, #1
        r0 = 0x1
0x200170e0:  e3a02004   mov r2, #4
0x200170e4:  e3a07004   mov r7, #4
        r7 = 0x4
0x200170e8:  ef000000   svc #0
bar
        r0 = 0x4
        r1 = 0
0x200170ec:  e8bd8080   pop {r7, pc}
        r7 = 0
        sp = 0xbfbfeb50
----------------------------------------------------------- back to _start
0x00010170:  e3a07001   mov r7, #1
        r7 = 0x1
0x00010174:  e3a00000   mov r0, #0
        r0 = 0
0x00010178:  ef000000   svc #0
Process exited normally.

Пятнадцать байтов на стек от конца

2024-12-18

2024-12-18

Выполнение программы на маке arm64

Пример динамического связывания

Профиль

Метки

Посетители