GNU Compiler Collection¶

cc1：源码 -> 汇编

GCC¶

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GCC for New Contributors — GCC Contributors Guide 0.1 documentation

Invoking GCC (Using the GNU Compiler Collection (GCC))
- 具有开启/关闭的选项：-f 或 -W 开头，格式 -foo/-fno-foo。

spec ¶

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linking errors for stitch project (recompile with -fPIC)

除了命令行选项，还有一个隐蔽的东西会影响 GCC 及其组件的选项，那就是 spec。使用 gcc -v 时可以看到：

$ gcc -v
Using built-in specs.
Reading specs from /usr/lib/rpm/redhat/redhat-hardened-cc1

GCC 定制者（比如发行版）可以通过该文件强制 GCC 使用某些选项。比如，redhat 就强制要求 PIE：

redhat-hardened-cc1

*cc1_options:
+ %{!r:%{!fpie:%{!fPIE:%{!fpic:%{!fPIC:%{!fno-pic:-fPIE}}}}}}

该 spec 可能在红帽系及其衍生版中存在，会导致内核等不支持 PIC 的代码构建失败，需要注意。

PIE/PIC¶

选项	主要目的	主要区别与特性	宏定义	使用场景/注意
`-fpic`	生成适用于共享库（.so）的位置无关代码 (PIC)	1) 存在特定架构的 GOT (全局偏移表) 大小限制 (如 SPARC 8k，AArch64 28k，m68k/RS/6000 32k，x86 无限制) 2) 目标架构支持有限 3) 运行时依赖动态链接器解析 GOT	`__pic__ = 1` `__PIC__ = 1`	当目标二进制文件 GOT 大小小于目标平台限制时可用。否则考虑 `-fPIC`
`-fPIC`	生成适用于共享库（.so）的位置无关代码 (PIC)	1) 无特定架构的 GOT 大小限制 2) 目标架构支持有限 3) 运行时依赖动态链接器解析 GOT 4) 比 `-fpic` 更通用、更安全，尤其是在 GOT 可能较大的情况	`__pic__ = 2` `__PIC__ = 2`	构建动态链接库的标准选择。比 `-fpic` 优先使用以规避 GOT 限制风险
`-fpie`	生成仅能链接到可执行文件（而非库）的 PIC 代码	1) 行为类似 `-fpic`（可能有 GOT 限制） 2) 代码只能用于构建可执行文件（PIE），不能放入共享库 3) 运行时依赖动态链接器解析 GOT	`__pie__ = 1` `__PIE__ = 1`	编译打算链接成 `-pie` 或 `-static-pie` 可执行文件的源码。需与对应的链接器选项 (`-pie` 或 `-static-pie`) 同时使用
`-fPIE`	生成仅能链接到可执行文件（而非库）的 PIC 代码	1) 行为类似 `-fPIC`（无 GOT 限制） 2) 代码只能用于构建可执行文件（PIE），不能放入共享库 3) 运行时依赖动态链接器解析 GOT 4) 通常比 `-fpie` 更优	`__pie__ = 2` `__PIE__ = 2`	同 `-fpie`，但当 GOT 可能较大时更安全（首选）。需与对应的链接器选项 (`-pie` 或 `-static-pie`) 同时使用
`-pie`	链接器选项：生成动态链接的位置无关可执行文件 (PIE)	1) 输出的可执行文件可以在内存任意地址加载执行 2) 依赖动态链接器加载共享库和完成运行时链接 3) 要求编译对象使用 `-fpie` 或 `-fPIE` 选项编译	无	创建更安全的、兼容 ASLR（地址空间布局随机化）的动态链接可执行程序
`-no-pie`	链接器选项：不生成 PIE 可执行文件	1) 生成传统的、固定 (或基址可重定位) 加载地址的可执行文件 2) 不强制要求代码是 PIC，但编译选项仍需一致以防问题	无	默认行为或不兼容 PIE 的旧系统。禁用 PIE 生成
`-static-pie`	链接器选项：生成静态链接的位置无关可执行文件	1) 输出的可执行文件可以在内存任意地址加载执行 2) 完全不依赖动态链接器，所有库静态链接进文件 3) 要求编译对象使用 `-fpie` 或 `-fPIE` 选项编译	无	创建更安全的、兼容 ASLR、不依赖系统动态库、可独立分发的可执行文件（比纯 `-static` 增加了位置无关性）

Code Generation:
- -fpic/-fPIC 用于共享库: 目标是 .so 文件。-fPIC 更通用，避免小 GOT 限制的风险。
- -fpie/-fPIE 用于可执行文件中的代码：目标是最终被链接成 -pie 或 -static-pie 生成的可执行文件（PIE 或 static PIE），其代码不能放入共享库。
Link:
- -pie 用于生成动态链接的 PIE 可执行文件: 运行时需要动态链接器和目标系统的共享库。
- -static-pie 用于生成静态链接的 PIE 可执行文件: 运行时完全独立，不需要动态链接器或目标系统的共享库，自身即可在任何地址运行。这是 -static（静态链接无位置无关）和 -pie（位置无关但需动态库）特性的结合。
宏定义：__pic__/__PIC__ 用于 PIC；__pie__/__PIE__ 用于 PIE。
编译与链接选项配合：使用 -pie 或 -static-pie 链接时，必须使用对应的 -fpie 或 -fPIE（或等效选项）编译所有源码对象。-fpic/-fPIC 编译的代码只能用于链接到共享库，不能用于 -pie 或 -static-pie 生成的可执行文件。

这一坨选项呢，彼此之有千丝万缕的联系。如果此时遇到上面针对单个选项的 spec，就会遇到问题。基于 RedHat 上的 GCC 12，我们做下面的实验：:

gcc 参数	gcc collect	cc1 collect
`-fno-PIE -fno-pic`	`-fno-pic`	`-fno-pic`
`-fno-PIE -fno-pic -fno-PIC -fno-PIE`	`-fno-PIE`	`-fno-PIE -fPIE`
`-fno-PIE -fno-pic -fno-PIC -fno-PIE`	`-fno-PIC`	`-fno-PIC -fPIE`
`-fno-PIE -fno-pic -fno-PIE`	`-fno-PIE`	`-fno-PIE -fPIE`
`-fno-PIE -fno-pic -fno-pic`	`-fno-pic`	`-fno-pic`

Todo

阅读 GCC 源码，看看选项是如何处理的。

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