在 x86 平台中使用 -mcmodel=kernel 标志

Posted 2023-02-21

【中文标题】在 x86 平台中使用 -mcmodel=kernel 标志

【英文标题】：use of -mcmodel=kernel flag in x86 platform

【发布时间】：2018-08-29 02:04:18

【问题描述】：

我正在尝试将针对 x86 架构构建的设备驱动程序交叉编译到 arm 平台。它编译时没有任何错误，但我不认为所有功能都可用。所以我检查了makefile并找到了这个特定的部分。

ifeq ($(ARCH),x86_64)
    EXTRA_CFLAGS += -mcmodel=kernel -mno-red-zone

这似乎是唯一依赖于架构的部分。在谷歌上一段时间后，我发现 -mcmodel=kernel 用于内核代码模型，而 -mno-red-zone 是为了避免在内存中使用红色区域，它们都是针对 x86_64 的。但我不清楚，它将 cmodel 设置为内核有什么影响？

（非常感谢您对 arm 问题的任何见解。）

【参考方案1】：

The x86 Options section of the GCC manual 说：

-mcmodel=kernel

为内核代码模型生成代码。 内核在负 2 GB 地址空间中运行。

（即上面的2GiB，地址如0xfffffffff0001234）

在内核代码模型中，静态符号地址不适合 32 位零扩展常量（与默认小代码模型不同，其中 mov eax, imm32（5 字节）是放置符号地址的最有效方式一个寄存器）。

但它们确实适合符号扩展的 32 位常量，这与 large 代码模型不同。所以mov rax, sign_extended_imm32（7 字节）可以工作，大小相同，但可能比lea rax, [rel symbol] 效率稍高。

但更重要的是mov eax, [table + rdi*4] 有效，因为 disp32 位移符号扩展为 64 位。 -mcmodel=kernel 告诉 gcc 它可以做到这一点，但 mov eax, table 不能做到这一点。

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RIP 相对寻址也可以从任何代码地址（具有 rel32 +-2GiB 偏移量）到达任何符号，因此 -fPIC 或 -fPIE 也将使您的代码工作，但代价是不利用在有用的情况下使用 32 位绝对寻址。 （例如索引静态数组）。

如果在没有-mcmodel=kernel (like these) 的情况下没有出现链接错误，则可能是a gcc that makes PIE executables by default（在最近的发行版中很常见），因此它避免了绝对寻址。