ARM Architecture C 语言寻址解析—— 从U-Boot relocation所展开的探索（三）

ARM Architecture C 语言寻址解析——
从U-Boot relocation所展开的探索（三）

by蔡于清

ARMArchitecture C语言PIC寻址方式解析（续）
继续讨论上一篇文章的问题，GOT所记录的是C的对象地址，但一个工程中往往还存在汇编代码定义的变量（事实上汇编语言中并不存在“变量”这一说法，这些所谓的“变量”更准确的讲是一个"Lable"，C语言的指针变量名，比如main.c中定义的global_str，对汇编来说也是一个Lable，在接下来的文章里我们统一用Lable称呼这两者），如何对汇编的Lable进行relocate呢？如何得到需要relocate的Lable信息呢？命令行进入arm_pic目录，运行命令arm-none-eabi-readelf-r arm_pic，得到以下输出：

“arm-none-eabi-readelf”是一个分析elf文件的工具，使用“-r”选项可以列出所有需要relocate的Lable信息。观察上图“offset”列的数据，配合arm_pic.dump，我想读者应该发现，0x40200020是Lable“_undefined_instruction”的地址，0x40200024是Lable"_software_interrupt"的地址（这两个Lable是在汇编文件start.S中定义的），没错，所有在汇编语言中定义的Lable，都可以在这个输出中查看到它们的地址，更甚者，C语言GOTentry的地址也都被列出。那么上面输出的这些数据保存在elf文件中的哪个section呢？——它们被保存在.rel.dynsection（.rel.dyn section由连接时为ld指定-pie选项产生），如下图所示：

.rel.dyn section由若干.rel.dyn entry组成，一个entry记录了一个Lable的信息（ELFstandard定义.rel.dyn entry 为ELF32_Rel结构体，具体内容请参考ELF standard 和ELF for the ARMArchitecture），如上图所示，第一个entry记录了Lable"_undefined_instruction"的信息，其地址为0x40200020，relocatetype为R_ARM_RELATIVE。无论汇编语言定义的Lable或是C语言定义的Lable，只要得到该Lable的.rel.dynentry，就可以对其进行relocation。
如上一篇文章所讲，arm_pic被整体copy到0x80000000地址后，将GOT中每一个entry的内容累加上偏移量0x3fe00000，这样还不能让其正常地从新地址中运行（修改GOTentry只解决了C变量的relocation），完美的做法是——遍历.rel.dyn section，将每一个entry所指地址中的值加上偏移量，这样无论汇编定义的Lable，还是C定义的Lable，所有的Lable都被relocation，U-Bootrelocation使用的就是这种方法。

U-Boot 2011.12relocation分析
事实上u-boot 2011.12并没有使用到“-fpic”或“-fpie”编译选项，只用到“-pie”连接选项，指定了“-pie”连接选项所产生的elf文件包含了.rel.dynsection，U-Boot 2011.12 relocation只需借助.rel.dyn提供的信息就足够了。

上图的代码可在 /u-boot-2011-12/arch/arm/cpu/armv7/start.S中找到，这段代码用于完成U-Boot 2011.12 relocation。“fixloop”循环遍历.rel.dynsection，“fixabs”和"fixrel"分别relocate"R_ARM_ABS32"和“R_ARM_RELATIVE”两种类型的Lable，其中，“R_ARM_ABS32”类型的Lable在relocate的时候还需要引用到.dynsymsection的数据，而“R_ARM_RELATIVE”的处理则简单许多，只需在原地址值的基础上加上offset即可。

现在还有以下这3个问题：

1. .dynsym section包含什么数据？
2. "R_ARM_ABS32"和“R_ARM_RELATIVE”的区别是什么？
3. "R_ARM_ABS32"和“R_ARM_RELATIVE” relocate的具体细节是什么？

我想这3个问题就留给读者自己去研究吧：）

全文完