生成纯（或平面）二进制文件

Posted 2023-02-23

【中文标题】生成纯（或平面）二进制文件

【英文标题】：Generating a pure (or flat) binary

【发布时间】：2012-05-03 16:56:45

【问题描述】：

如何生成可直接在 CPU 上运行的平面二进制文件？ 也就是说，没有操作系统；也称为独立环境代码（参见What is the name for a program running directly without an OS?）。

我注意到我正在使用的汇编程序，来自 OS-X 开发工具包的as，不断生成 Mach-O 文件，而不是平面二进制文件。

【问题讨论】：

可能与***.com/questions/8482059/…重复

在我回答之前，告诉我们你打算用这个纯/扁平的二进制文件做什么？

@jensbjörnhager 我在 UNIX 系统上使用 AT&T 语法；看到唯一的答案是使用另一个汇编程序，我认为这个问题值得以不同的方式提出。

可能重复：***.com/questions/6828631/…

【参考方案1】：

我就是这样做的。使用 XCode 命令行工具附带的链接器，您可以使用以下方式组合目标文件：

ld code1.o code2.o -o code.bin -r -U start

-r 要求 ld 将目标文件组合在一起而不创建库，-U 告诉 ld 忽略 _start 的缺失定义（通常由 C 标准库提供）。

这会创建一个仍然有一些头字节的二进制文件，但这很容易识别为

otool -l code.bin

在输出中查找__text 部分：

Section
  sectname __text
   segname __TEXT
      addr 0x00000000
      size 0x0000003b
    offset 240
     align 2^4 (16)
    reloff 300
    nreloc 1
     flags 0x80000400
 reserved1 0
 reserved2 0

注意偏移量（您可以通过比较otool -l 和hexdump 的输出来确认）。我们不想要标头，所以只需使用 dd 复制出您需要的字节：

dd if=code.bin of=code_stripped.bin ibs=240 skip=1

我将块大小设置为偏移量并跳过一个块。

【参考方案2】：

你没有。你得到 linker 来生成一个平面（纯）二进制文件。为此，您必须使用OUTPUT_FORMAT(binary) 编写链接描述文件。如果没记错的话，您还需要指定有关部分如何合并的一些信息，但我不记得任何细节。

【讨论】：

知道如何应用链接描述文件吗？我的手册页没有显示ld 下的选项。 (Mac OS 10.6)

@Hawken：至少对于普通版本的 ld，它的 -T <filename> 或 --script=<filename>。

ld: unknown option: -T 这不是好兆头，但我会在另一个我认为的问题下坚持下去。

【参考方案3】：

我认为您不一定需要这样做。一些引导加载程序可以加载更复杂的可执行格式。例如，GRUB 可以立即加载 ELF。我相信您可以通过某种方式获得它或其他一些引导加载程序来加载 Mach-O 文件。

【讨论】：

嘿，霍肯。我看到这个问题与另一个问题相关联，并且有兴趣看到它。无论如何，我认为你不需要为 grub 写任何东西。这里有安装指南：wiki.osdev.org/GRUB。看着那个，我认为它不支持 mach-o。不过，它确实支持 ELF，并将处理器置于保护模式。

@Hawken Ohhh.. 你如何编写 GRUB 本身。哦，我不知道。 :) 这真的很复杂。这是编写引导加载程序的一种方法：osdever.net/tutorials/view/hello-world-boot-loader，但它与 GRUB 完全不同，它要简单得多。而且我很确定它只会加载平面二进制文件。加载更复杂的格式更加困难。

事实上，该链接并没有描述引导加载程序，而是一个显示字符串“Hello World”的简单程序。不过，有些在线加载简单的二进制文件。我以前经常修补这些东西，而且我用过很多。如果我找到了，我会发布一个链接。

太棒了，我实际上是指任何类型的“独立环境”(***.com/questions/10274513)，而不仅仅是引导加载程序。

好的，这就是一个例子。另外，请查看该站点上的所有重要资源 (osdever.net/tutorials/index)。它有很多有用的东西，我想你会感兴趣的。

【参考方案4】：

您可能想尝试使用nasm 汇编器——它有一个控制输出二进制格式的选项，包括用于平面二进制文件的-f bin。

请注意，您无法轻松地将 C 代码编译为平面二进制文件，因为几乎所有 C 代码都需要无法在平面二进制文件中表示的二进制特性（如外部符号和重定位）。

【讨论】：

抱歉，我太喜欢 AT&T 语法而无法切换到 nasm，而且我不相信我的所有代码都通过 intel-at&t 转换器运行每个文件。不过感谢您的建议。

【参考方案5】：

我知道没有简单的方法。

曾经我需要创建一个普通的二进制文件，该文件将被另一个程序加载和执行。但是，as 不允许我这样做。我尝试使用gobjcopy 将目标文件转换为原始二进制文件，但无法正确转换如下代码：

.quad LinkName2 - LinkName1

在gobjcopy 生成的二进制文件中看起来像

.quad 0

我最终编写了特殊的转储程序，该程序是可执行的，可以节省磁盘上的部分内存：

.set SYS_EXIT, 0x2000001 .set SYS_READ, 0x2000003 .set SYS_WRITE, 0x2000004 .set SYS_OPEN, 0x2000005 .set SYS_CLOSE, 0x2000006

.data 转储文件：.ascii "./dump" .byte 0 输出文件描述符：.quad 0

        .section __TEXT,__text,regular
        .globl _main

_main:

        movl $0644, %edx # file mode
        movl $0x601, %esi # O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY
        leaq dumpfile(%rip), %rdi
        movl $SYS_OPEN, %eax
        syscall
        movq %rax, OutputFileDescriptor(%rip)

        movq $EndDump - BeginDump, %rdx
        leaq BeginDump(%rip), %rsi
        movq OutputFileDescriptor(%rip), %rdi
        movl $SYS_WRITE, %eax
        syscall

        movq OutputFileDescriptor(%rip), %rdi
        movl $SYS_CLOSE, %eax
        syscall

完成： movq %rax, %rdi movl $SYS_EXIT, %eax 系统调用

        .align 3

开始转储： .include “dump.s” 结束转储： .quad 0

必须保存为原始二进制文件的代码包含在dump.s中