编译知识总结

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白风之下
     上海
    阅读 5 分钟

    0x01 gcc

    gcc工具readelf

    解析elf文件结构

    gcc参数

    • -c 编译和汇编，但不链接

      ex：gcc -c main.c 输出main.o文件，.o文件不可执行
      image.png

    • -o <file> 对.o进行链接

      ex：gcc -o main main.o 将main.o链接为可执行文件，输出main
      image.png

    • -g 如果想用调试器执行一个可执行文件， 在用gcc编译时必须加上-g选项,加上-g选项以后，gcc在编译时会做以下额外的操作：

      1. 创建符号表，符号表包含了程序中使用的变量名称的列表。
      2. 关闭所有的优化机制，以便程序执行过程中严格按照原来的C代码进行
    • -w 关闭编译时的警告，也就是编译后不显示任何warning，因为有时在编译之后编译器会显示一些例如数据转换之类的警告，这些警告是我们平时可以忽略的。
    • -Wall：开启所有警告（可以理解为warinig all），使用它能够使GCC产生尽可能多的警告信息。（非常推荐使用该选项）
    • gcc -S test.c 生成汇编文件
    • ar rcs libtest.a test.o 生成静态链接库文件

    • gcc -o test test.o -L. -ltest 链接静态库文件和.o文件生成可执行文件
      gcc -o test test.o -L/your/library/path -l:libmylib.a

      注意上面的说明中红框标注的内容，如果-l:filename格式指定一个文件名，连接程序直接去找这个文件名了，不会再像使用-lname时将name扩展成lib<name>.a格式的文件名.
      所以使用 -l:libpng.a这样的形式来指定连接库，就指定了静态连接png库。
      当然如果库的位置不在gcc默认搜索路径中，要用-L参数另外指定搜索库的路径，否则连接程序不知道该从哪里找到filename。

    • 编译代码到共享库中，并使用操作系统的预加载功能。当执行/usr/bin下的被测应用时，如果系统库和我们创建的库中有相同的函数，会使用我们库中的函数。

      gcc -shared -fPIC -o test.so test.c 
LD_PRELOAD=./test.so /usr/bin/target
    • --cc=clang --extra-cflags='-O2 -g3 -fsanitize=address -fno-omit-frame-pointer -Wno-error' --extra-ldflags='-O2 -g3 -fsanitize=address -fno-omit-frame-pointer -Wno-error' --enable-debug --prefix=/home/cyber/VulnResearch/ffmpeg/clean/out_2
    • 流程示例
      1.预处理
      gcc -E test.c < test.i
      2.编译,生成汇编
      gcc -S test.i -o test.s
      3.汇编，生成机器码
      gcc -c test.s -o test.o
      4.链接，生成执行程序
      gcc test.o -o test
      每行汇编对应一行机器码
      例子：
      gcc -g -c test.c
      objdump -d -M intel -S test.o

    gcc之addressSanitizer

    https://www.jianshu.com/p/3a2df9b7c353
    gcc 4.8以上支持addressSanitizer,其能检测的错误类型
    image.png
    用-fsanitize=address选项编译和链接你的程序;
    用-fno-omit-frame-pointer编译，以在错误消息中添加更好的堆栈跟踪。
    增加-O1以获得更好的性能（最基础的优化，分为1，2，3级）

    简单源码示例：

    #include <stdlib.h>
char leaktest(){
char* x =(char*)malloc(10*sizeof(char*));
return x[5];
}


int main(){
leaktest();
return 0;
}

    编译：
    gcc -fsanitize=address -fno-omit-frame-pointer -O1 -g leaktest.c -o leaktest

    makefile

    1、默认情况下，make 会以第一条规则作为其“终极目标”。
    2、make在执行命令时会检测依赖文件的时间戳：
    若依赖文件不存在或者依赖文件的时间戳比目标文件新，则执行依赖文件对应的命令。
    若依赖文件的时间戳比目标文件老，则忽略依赖文件对应的命令。
    3、make目标文件的依赖文件是按照从左到右的顺序生成的

    1、makefile文件基本书写规则

    TARGET... : PREREQUISITES...
    COMMAND

    TARGET：规则目标,可以为文件名或动作名
    PREREQUISITES：规则依赖
    COMMAND：命令行,必须以[TAB]开始,由shell执行

    ex:

      1 #this is a makefile example
  2 
  3 main:main.o
  4     gcc -o main main.o
  5 
  6 main.o:main.c
  7     gcc -c main.c

    使用：

    image.png

    2、变量使用

    ${变量名}
    $（变量名）
    $单字符变量名，Makefile有三个非常有用的变量。分别是$@(目标文件)，$^(所有的依赖文件)，$<(第一个依赖文件)
    参考：https://www.cnblogs.com/baiduboy/p/6849587.html

    ex:

    # 变量定义
objects = program.o foo.o utils.o

program : $(objects)          #在依赖中引用变量
    gcc -o program ${objects} #在命令中引用变量

$(objects) : defs.h           #在目标中引用变量

    3、变量的分类和赋值
    根据变量定义时所使用的赋值操作符的不同，可以将变量分成两种类型(或者说是两种风格)：

    递归展开式变量和直接展开式变量；

    使用赋值操作符= 、 += 和 ?=定义的变量都是递归展开式变量，使用赋值操作符 :=定义的变量为直接展开式变量 。

    两种变量类型的的最根本区别在于：变量值的求值时机，递归式变量的求值时机在于变量被引用时，直接展开式的求值时机在于变量被定义时。

    4、makefile选项

    • CFLAGS： 指定头文件（.h文件）的路径，如：CFLAGS=-I /usr/include -I /path/include。同样地，安装一个包时会在安装路径下建立一个include目录，当安装过程中出现问题时，试着把以前安装的包的include目录加入到该变量中来。
    • LDFLAGS：gcc 等编译器会用到的一些优化参数，也可以在里面指定库文件的位置。用法：LDFLAGS=-static -L /usr/lib -L /path/to/your/lib。每安装一个包都几乎一定的会在安装目录里建立一个lib目录。如果明明安装了某个包，而安装另一个包时，它愣是说找不到，可以抒那个包的lib路径加入的LDFALGS中试一下。
    • LIBS：告诉链接器要链接哪些库文件，如LIBS = -lpthread -liconv

    5、make参数

    1、make -j4 用4核同时编译，默认1核，可以不用加这个...
    2、make -n/--just-print/--dry-run/--recon 只检查Makefile的命令，输出组合后的结果，不执行

    cmake

    你或许听过好几种 Make 工具，例如 GNU Make ，QT 的 qmake ，微软的 MS nmake，BSD Make（pmake），Makepp，等等。这些 Make 工具遵循着不同的规范和标准，所执行的 Makefile 格式也千差万别。这样就带来了一个严峻的问题：如果软件想跨平台，必须要保证能够在不同平台编译。而如果使用上面的 Make 工具，就得为每一种标准写一次 Makefile ，这将是一件让人抓狂的工作。
    CMake就是针对上面问题所设计的工具：它首先允许开发者编写一种平台无关的 CMakeList.txt 文件来定制整个编译流程，然后再根据目标用户的平台进一步生成所需的本地化 Makefile 和工程文件，如 Unix 的 Makefile 或 Windows 的 Visual Studio 工程。从而做到“Write once, run everywhere”。显然，CMake 是一个比上述几种 make 更高级的编译配置工具。一些使用 CMake 作为项目架构系统的知名开源项目有 VTK、ITK、KDE、OpenCV、OSG 等 [[1]](https://www.hahack.com/codes/cmake/#fn1)。

    在 linux 平台下使用 CMake 生成 Makefile 并编译的流程如下：

    1. 编写 CMake 配置文件 CMakeLists.txt 。
    2. 执行命令 cmake PATH 或者 ccmake PATH 生成 Makefile ，ccmake 和 cmake 的区别在于前者提供了一个交互式的界面。。其中， PATH 是 CMakeLists.txt 所在的目录。

    3. 使用 make 命令进行编译。

      mkdir bld
      cd bld
      cmake .. (CMakeLists.txt在上一级目录）
      make

    0x02 clang

    clang参数

    clang使用libfuzzer进行fuzz所需参数
    -fsanitize-coverage=trace-pc-guard(编译器在每条边界插入代码，每条边界的guard都不同。), trace-cmp(编译器将在比较指令和switch语句周围插入额外的工具),trace-gep(LLVM GEP指令(捕获数组索引)),trace-div(编译器将检测整型除法指令(以捕获除法的正确参数))

    参考文档：https://www.anquanke.com/post/id/181936

    0x03 实际场景

    1、汇编代码如何生成可执行文件

    生成可执行文件的过程通常需要以下几个步骤：
    编写汇编代码文件，保存为后缀名为.asm的文件。
    使用汇编器（assembler）将汇编代码文件转换成目标文件（object file），一般以.o为后缀名。
    使用链接器（linker）将目标文件和所需的库文件链接起来，生成可执行文件。
    具体操作可以根据使用的汇编器和链接器不同而有所不同。例如，使用GNU汇编器（Gas）和链接器（ld）可以通过以下命令生成可执行文件：

    as -o your_file.o your_file.asm
ld -o your_executable your_file.o

    2、如何查看汇编指定的机器码
    要查看汇编指令的机器码，可以使用汇编编译器将汇编代码编译成目标文件，然后使用目标文件的反汇编工具来查看机器码。

    • objdump：这是一个常用的 GNU 工具，可以用来查看目标文件和可执行文件的反汇编代码。例如，要查看一个名为 test 的可执行文件的反汇编代码，可以在终端中运行以下命令：
      objdump -d test
      这将显示 test 可执行文件的所有反汇编代码，包括每个汇编指令的机器码。

    3、分两步才可以编译，为什么？
    gcc -c -I/home/dmdba/dmdbms/include odbc_dml.c -o odbc_dml.o
    gcc -o odbc_dml odbc_dml.o -L/home/dmdba/dmdbms/bin -ldodbc

    合成一步报错.. gcc -I/home/dmdba/dmdbms/include -L/home/dmdba/dmdbms/bin -ldodbc odbc_dml.c -o odbc_dml.o

    编译makefile
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