c++ - 将对象从C++存档(.a)包含到共享库中

我正在尝试将一些目标文件包含到正在构建的共享库中。采取以下命令(为简洁起见，省略了[ETC]中的内容):



因此，基本上我只是在创建一个共享库，其中大多数对象都来自我自己的源代码(即CMakeFiles/Valkka.dir/src/*。o)，但是其中一些来自外部静态库，位于“lib”/libavcodec.a”。我收到以下错误:



但这是不真实的!我可以用提取“libavcodec.a”

ar x libavcodec.a

然后检查

readelf --relocs h264_cabac.o | egrep '(GOT|PLT|JU?MP_SLOT)'

确实给出了一些**:



一样

objdump -r h264_cabac.o | grep -i "relocation"

因此，实际上，已经编译了“libavcodec.a”中的目标文件以获取PIC(与位置无关的代码)。

为什么链接器不这么认为!？

相关链接:

How to include all objects of an archive in a shared object?

Linking archives (.a) into shared object (.so)

Is there a way to determine that a .a or .so library has been compiled as position indepenent code?

How can I tell, with something like objdump, if an object file has been built with -fPIC?

最佳答案

TL； DR

将-Wl,-Bsymbolic添加到共享库的gcc链接选项。

为什么？

您正在使用以下命令测试h264_cabac.o的PICness:

readelf --relocs h264_cabac.o | egrep '(GOT|PLT|JU?MP_SLOT)

并得出结论，目标文件是使用-fPIC编译的
命中。大概是您从the favourite answer获得了此测试
到How can I tell, with something like objdump, if an object file has been built with -fPIC?

您获得了一些成功，我可以通过多种方式重现这一点:

来自源代码

$ git clone https://github.com/FFmpeg/FFmpeg.git
$ cd FFmpeg
$ ./configure --enable-shared
$ make

然后:

$ cd libavcodec
$ readelf --relocs h264_cabac.o | egrep '(GOT|PLT|JU?MP_SLOT)'
00000000175d  003100000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000001926  003100000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
00000000259f  003100000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000002f0d  003100000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000003216  003200000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 av_log - 4
000000003460  00330000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_chroma422_dc_s - 4
000000003afc  003100000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000003fb6  00360000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_i_mb_type_info - 4
000000004031  00370000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_mb_sizes - 4
00000000409a  003800000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_init_cabac_decoder - 4
000000004248  00390000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_b_mb_type_info - 4
000000004299  003a00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_pred_direct_mo - 4
000000004a31  003b00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_check_intra4x4 - 4
000000004bd5  003200000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 av_log - 4
000000004f85  003c0000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_p_mb_type_info - 4
0000000050fd  003d0000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_b_sub_mb_type_ - 4
000000005233  003a00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_pred_direct_mo - 4
00000000544a  003200000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 av_log - 4
000000005bef  003a00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_pred_direct_mo - 4
000000006db5  003e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_check_intra_pr - 4
000000006de9  003f0000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_p_sub_mb_type_ - 4
000000007171  003200000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 av_log - 4
000000008b1b  003e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_check_intra_pr - 4
00000000ad41  004000000009 R_X86_64_GOTPCREL 0000000000000000 ff_h264_chroma_dc_scan - 4
00000000ad84  004000000009 R_X86_64_GOTPCREL 0000000000000000 ff_h264_chroma_dc_scan - 4
00000000b758  003100000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4

来自Ubuntu 16.04开发包

$ sudo apt-get install libavcodec-dev
$ dpkg -S libavcodec.a
libavcodec-dev:amd64: /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libavcodec.a
$ mkdir ~/deleteme
$ cd ~/deleteme
$ ar x /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libavcodec.a h264_cabac.o
$ readelf --relocs h264_cabac.o | egrep '(GOT|PLT|JU?MP_SLOT)'
0000000000c7  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
0000000002fa  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
00000000179d  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000001966  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000001b09  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000001d4a  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000001ee5  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
00000000265f  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000002fcd  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
0000000032f6  002f00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 av_log - 4
000000003305  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000003bdc  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000003cb5  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4
000000004121  00320000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_mb_sizes - 4
000000004187  003300000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_init_cabac_decoder - 4
000000004381  003400000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_pred_direct_mo - 4
000000004afe  003500000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_check_intra4x4 - 4
000000005556  003400000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_pred_direct_mo - 4
00000000576a  002f00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 av_log - 4
000000005acf  003400000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_pred_direct_mo - 4
000000006e31  002f00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 av_log - 4
000000006e58  003600000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_check_intra_pr - 4
000000009c20  003600000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 ff_h264_check_intra_pr - 4
00000000b425  002f00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 av_log - 4
00000000b5ab  002e00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 __stack_chk_fail - 4

结果不完全相同，第一种方法获得26个重定位，第二种方法获得25个重定位。但是无论哪种方式，都有很多PIC安全的重定位
我很高兴相信h264_cabac.o的两个编译都具有-fPIC，无论它们有其他选择。

我要说明一个明显的问题:符号ff_h264_cabac_tables，与之相关的链接
提示:

relocation R_X86_64_PC32 against symbol 'ff_h264_cabac_tables' can not be used when making a shared object

不在任何一个列表中。这意味着该目标文件-来自两个来源-都包含PIC安全和PIC不安全的重定位。
在没有人注意的情况下，GCC怎么会出错？如果可以，如何
我刚刚运行了FFmpeg的共享库版本并成功链接了libavcodec.so吗？

让我们看一下PIC不安全的重定位:

$ readelf --relocs h264_cabac.o | egrep -v '(GOT|PLT|JU?MP_SLOT)'
000000000017  002c00000002 R_X86_64_PC32     0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
...
...

好吧，我将省略约160行，但是它们都描述了PC相关类型R_X86_64_PC32搬迁和提及的唯一符号，折扣部分名称和本地标签，
是我们的 friend ff_h264_cabac_tables，符号表对此表示:

$ readelf -s h264_cabac.o | grep ff_h264_cabac_tables
    44: 0000000000000000     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND ff_h264_cabac_tables

这是一个全局变量，未在此目标文件中定义。

GCC的-fPIC没有损坏。但是，知道目标文件是用-fPIC不能绝对保证它不包含PC相对类型
引用未定义的全局符号的R_X86_64_PC32重定位。 relocation R_X86_64_PC32 against symbol 'ff_h264_cabac_tables'是
这样的搬迁。 R_X86_64_PC32类型重定位采用32位PC相对寻址模式，
这是有效的，但在设置64位链接时有关键限制。
链接器不能保证引用的符号不会动态解析
到在此寻址模式下无法表示的地址。它不会有，所以
它说:

relocation R_X86_64_PC32 against symbol 'ff_h264_cabac_tables' can not be used when making a shared object

及其建议:

recompile with -fPIC

基于以下假设:罪魁祸首目标文件未使用-fPIC进行编译。
这可能是(但必然是)正确的假设，而关于
您的罪魁祸首libavcodec.a(h264_cabac.o)
使用-fPIC进行编译将确保您能够进行PIC安全的重定位，前提是该编译器
允许进行所有汇编和代码生成。但这是不允许的
与您的h264_cabac.o标本或我的任何一个标本一起使用。所有这些标本
是从FFmpeg源代码树中的FFmpeg/libavcodec/x86/h264_cabac.c编译的。
查看该文件，您将看到它定义了引用extern的函数
全局变量ff_h264_cabac_tables，并以内嵌手工方式实现
部件。可以告诉GCC编译这些函数-fPIC，但是没有得到
一个机会。这些功能的位置独立性是
汇编代码的作者。

我们可以证明GCC能够编译只有PIC安全的h264_cabac.o搬迁，如果允许的话。这将附带证明您的联系
失败源于我们对文件样本的手工组装，还将显示
您可以解决链接失败的问题。 FFmpeg的./configure脚本具有以下选项:

--disable-asm            disable all assembly optimizations

除其他功能外，这会导致编译h264_cabac.o从纯C源文件FFmpeg/libavcodec/h264_cabac.c而不是
内联汇编源FFmpeg/libavcodec/x86/h264_cabac.c。因此，我们尝试:

$ cd FFmpeg
$ make clean
$ ./configure --enable-shared --disable-asm
$ make
$ cd libavcodec
$ readelf --relocs h264_cabac.o | grep ff_h264_cabac_tables
00000000000a  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
0000000000ca  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
000000001eb5  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
0000000021c6  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
0000000026fe  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
000000002a17  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
000000002f13  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
00000000324c  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
000000003509  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
00000000362a  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
0000000037d7  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4
00000000592b  00300000002a R_X86_64_REX_GOTP 0000000000000000 ff_h264_cabac_tables - 4

现在，所有引用ff_h264_cabac_tables的重定位都是PIC安全的。
我们不妨证明该h264_cabac.o可以在共享库中链接。我们知道
该ff_h264_cabac_tables在h264_cabac.o中未定义，因此我们还需要链接
定义它的目标文件。碰巧是./cabac.o。

$ gcc -shared -o libfoo.so h264_cabac.o cabac.o

瞧:

$ file libfoo.so
libfoo.so: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, BuildID[sha1]=ed63107b715b357853da94d4a031c0b06c30c5f2, not stripped

但是，如果您必须链接自己的链接，可能仍会感到有些委屈
这个未优化的h264_cabac.o的共享库，但有些令人失望
强制您执行的汇编编码缺陷。这些感觉为时过早。

记住，我已经使用普通 Vanilla ./configure --enable-shared成功构建了FFmpeg。
我说过链接器在您失败的链接中的异议是R_X86_64_PC32如果ff_h264_cabac_tables，在运行时引用ff_h264_cabac_tables的重定位可能不可行
是动态解决的。它不是对R_X86_64_PC32类型的反对
这样的搬迁。基于对ff_h264_cabac_tables的无知，这是一个预防性反对
最终将得到解决。

但是我们知道ff_h264_cabac_tables实际上是在cabac.o中定义的，
我们将把它与h264_cabac.o包括在内，就像它们都被包括在内一样
在libavcodec.so的链接中。我们可以告诉链接器，任何全局
链接中的引用应静态解析为
通过传递参数来链接共享库(如果有的话):

-Bsymbolic

这将消除对R_X86_64_PC32重定位的预防性反对。
它知道它将能够在链接时决定R_X86_64_PC32根据ff_h264_cabac_tables进行重定位是可行的。如果没有，它将给
一个不同的错误:relocation truncated to fit:..。否则它将成功
没有评论。

不可避免地，这就是在库存FFmpeg构建中成功链接libavcodec.so的方式。
从顶部再次:

$ cd FFmpeg
$ make clean
$ ./configure --enable-shared
$ make

然后强制重新链接libavcodec.so:

$ rm libavcodec/h264_cabac.o
$ $ make libavcodec/libavcodec.so V=1
gcc -I. -I./ -D_ISOC99_SOURCE -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -D_LARGEFILE_SOURCE \
-D_POSIX_C_SOURCE=200112 -D_XOPEN_SOURCE=600 -DPIC -DZLIB_CONST -DHAVE_AV_CONFIG_H \
-std=c11 -fomit-frame-pointer -fPIC -pthread  -g -Wdeclaration-after-statement \
-Wall -Wdisabled-optimization -Wpointer-arith -Wredundant-decls -Wwrite-strings \
-Wtype-limits -Wundef -Wmissing-prototypes -Wno-pointer-to-int-cast -Wstrict-prototypes \
-Wempty-body -Wno-parentheses -Wno-switch -Wno-format-zero-length -Wno-pointer-sign \
-O3 -fno-math-errno -fno-signed-zeros -fno-tree-vectorize -Werror=format-security \
-Werror=implicit-function-declaration -Werror=missing-prototypes -Werror=return-type \
-Werror=vla -Wformat -fdiagnostics-color=auto -Wno-maybe-uninitialized  \
-MMD -MF libavcodec/h264_cabac.d -MT libavcodec/h264_cabac.o -c \
-o libavcodec/h264_cabac.o libavcodec/h264_cabac.c
sed 's/MAJOR/57/' libavcodec/libavcodec.v | cat > libavcodec/libavcodec.ver
gcc -shared -Wl,-soname,libavcodec.so.57 -Wl,-Bsymbolic ... etc. etc. ...
                                         ^^^^^^^^^^^^^^

因此，没有汇编编码缺陷。链接手动优化的h264_cabac.o在共享库中，您只需要将-Wl,-Bsymbolic添加到gcc链接选项。它是
优化的要求。

让我们至少证明一下:

$ cd libavcodec/
$ gcc -shared -o libfoo.so h264_cabac.o cabac.o
/usr/bin/ld: h264_cabac.o: relocation R_X86_64_PC32 against symbol `ff_h264_cabac_tables' can not be used when making a shared object; recompile with -fPIC
/usr/bin/ld: final link failed: Bad value
collect2: error: ld returned 1 exit status

再次有失败。和:

$ gcc -shared -Wl,-Bsymbolic -o libfoo.so h264_cabac.o cabac.o
$ file libfoo.so
libfoo.so: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, BuildID[sha1]=7dc86aeae353c4d92cdb5fa35d169bf019b47eb2, not stripped

成功。