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gcc常用的编译选项对代码的影响

04-10-05

测试环境 redhat 6.2 ★ 前言 本文讨论gcc的一些常用编译选项对代码的影响。当然代码变了,它的内存布局也就会变了,随之exploit也就要做相应的变动。gcc的编译选项实在太多,本文检了几个最常用的选项。 ★ 演示程序 [alert7@redhat

测试环境 redhat 6.2

★ 前言

本文讨论gcc的一些常用编译选项对代码的影响。当然代码变了,
它的内存布局也就会变了,随之exploit也就要做相应的变动。
gcc的编译选项实在太多,本文检了几个最常用的选项。


★ 演示程序

[alert7@redhat62 alert7]$ cat > test.c
#include
void hi(void)
{
printf("hi");
}

int main(int argc, char *argv[])
{
hi();
return 0;
}


★ 一般情况

[alert7@redhat62 alert7]$ gcc -o test test.c
[alert7@redhat62 alert7]$ wc -c test
11773 test
[alert7@redhat62 alert7]$ gdb -q test
(gdb) disass main
Dump of assembler code for function main:
0x80483e4 : push %ebp
0x80483e5 : mov %esp,%ebp
0x80483e7 : call 0x80483d0
0x80483ec : xor %eax,%eax
0x80483ee : jmp 0x80483f0
0x80483f0 : leave
0x80483f1 : ret
....
End of assembler dump.
(gdb) disass hi
Dump of assembler code for function hi:
0x80483d0 : push %ebp
0x80483d1 : mov %esp,%ebp
0x80483d3 : push $0x8048450
0x80483d8 : call 0x8048308
0x80483dd : add $0x4,%esp
0x80483e0 : leave
0x80483e1 : ret
0x80483e2 : mov %esi,%esi
End of assembler dump.

来看看部分的内存映象
(内存高址)
+--------+
|bffffbc4| argv的地址(即argv[0]的地址)
0xbffffb84 +--------+
|00000001| argc的值
0xbffffb80 +--------+
|400309cb|main的返回地址
0xbffffb7c +--------+ <-- 调用main函数前的esp
|bffffb98| 调用main函数前的ebp
0xbffffb78 +--------+ <-- main函数的ebp
|080483ec| hi()的返回地址
0xbffffb74 +--------+
|bffffb78| 调用hi()前的esp
0xbffffb70 +--------+
|08048450| "hi"的地址
0xbffffb6c +--------+
| ...... |
(内存低址)

leave 指令所做的操作相当于MOV ESP,EBP 然后 POP EBP
ret 指令所做的操作相当于POP EIP


★ -O 编译选项

With `-O, the compiler tries to reduce code size and execution time.
When you specify `-O, the two options `-fthread-jumps and
`-fdefer-pop are turned on
优化,减少代码大小和执行的时间

[alert7@redhat62 alert7]$ gcc -O -o test test.c
[alert7@redhat62 alert7]$ wc -c test
11757 test
[alert7@redhat62 alert7]$ gdb -q test
(gdb) disass main
Dump of assembler code for function main:
0x80483d8 : push %ebp
0x80483d9 : mov %esp,%ebp
0x80483db : call 0x80483c8
0x80483e0 : xor %eax,%eax
0x80483e2 : leave
0x80483e3 : ret
0x80483e4 : nop
...
End of assembler dump.
(gdb) disass hi
Dump of assembler code for function hi:
0x80483c8 : push %ebp
0x80483c9 : mov %esp,%ebp
0x80483cb : push $0x8048440
0x80483d0 : call 0x8048308
0x80483d5 : leave
0x80483d6 : ret
0x80483d7 : nop
End of assembler dump.

在main()中,把一条jmp指令优化掉了,很显然,这条指令是可以不需要的。
在hi()中,把add $0x4,%esp优化掉了,这会不会使stack不平衡呢?
来看看部分的内存映象
(内存高址)
+--------+
|bffffbc4| argv的地址(即argv[0]的地址)
0xbffffb84 +--------+
|00000001| argc的值
0xbffffb80 +--------+
|400309cb|main的返回地址
0xbffffb7c +--------+ <-- 调用main函数前的esp
|bffffb98| 调用main函数前的ebp
0xbffffb78 +--------+ <-- main函数的ebp
|080483e0| hi()的返回地址
0xbffffb74 +--------+
|bffffb78| 调用hi()前的esp
0xbffffb70 +--------+
|08048440| "hi"的地址
0xbffffb6c +--------+
| ...... |
(内存低址)

leave 指令所做的操作相当于把MOV ESP,EBP 然后 POP EBP
看到leave指令操作了没有,先把ebp-->esp,再pop ebp,这样即使
在过程内堆栈的esp,ebp是不平衡的,但只要返回时候碰到leave指令
就会平衡了,所以把add $0x4,%esp优化掉也是没有问题的。


★ -O2 编译选项

-O2 Optimize even more. Nearly all supported optimizations that do
not involve a space-speed tradeoff are performed. Loop unrolling
and function inlining are not done, for example. As compared to -O,
this option increases both compilation time and the performance of
the generated code.

[alert7@redhat62 alert7]$ gcc -O2 -o test test.c
[alert7@redhat62 alert7]$ wc -c test
11757 test
[alert7@redhat62 alert7]$ gdb -q test
(gdb) disass main
Dump of assembler code for function main:
0x80483d8 : push %ebp
0x80483d9 : mov %esp,%ebp
0x80483db : call 0x80483c8
0x80483e0 : xor %eax,%eax
0x80483e2 : leave
0x80483e3 : ret
...
0x80483ef : nop
End of assembler dump.
(gdb) disass hi
Dump of assembler code for function hi:
0x80483c8 : push %ebp
0x80483c9 : mov %esp,%ebp
0x80483cb : push $0x8048440
0x80483d0 : call 0x8048308
0x80483d5 : leave
0x80483d6 : ret
0x80483d7 : nop
End of assembler dump.

由于程序比较简单,再优化也没有好优化的了,所以跟-O出来的一样。


★ -fomit-frame-pointer 编译选项

-fomit-frame-pointer
Dont keep the frame pointer in a register for functions
that dont need one. This avoids the instructions to save,
set up and restore frame pointers; it also makes an extra
register available in many functions. It also makes
debugging impossible on most machines.

忽略帧指针。这样在程序就不需要保存,安装,和恢复ebp了。这样ebp也就是一个
free的register了,在函数中就可以随便使用了。

[alert7@redhat62 alert7]$ gcc -fomit-frame-pointer -o test test.c
[alert7@redhat62 alert7]$ wc -c test
11773 test
[alert7@redhat62 alert7]$ gdb -q test
(gdb) disass main
Dump of assembler code for function main:
0x80483e0 : call 0x80483d0
0x80483e5 : xor %eax,%eax
0x80483e7 : jmp 0x80483f0
0x80483e9 : lea 0x0(%esi,1),%esi
0x80483f0 : ret
....
End of assembler dump.
(gdb) disass hi
Dump of assembler code for function hi:
0x80483d0 : push $0x8048450
0x80483d5 : call 0x8048308
0x80483da : add $0x4,%esp
0x80483dd : ret
0x80483de : mov %esi,%esi
End of assembler dump.

在main()和hi()中都去掉了以下指令
push %ebp
mov %esp,%ebp//这两条指令安装
leave//这条指令恢复
来看看部分的内存映象
(内存高址)
+--------+
|bffffbc4| argv的地址(即argv[0]的地址)
0xbffffb84 +--------+
|00000001| argc的值
0xbffffb80 +--------+
|400309cb|main的返回地址
0xbffffb7c +--------+
|080483e5| hi()的返回地址
0xbffffb78 +--------+
|08048450| "hi"字符串的地址
0xbffffb74 +--------+
| ...... |
(内存低址)
没有保存上层执行环境的ebp.


★ -fomit-frame-pointer && -O2

-fomit-frame-pointer编译选项去掉了
push %ebp
mov %esp,%ebp//这两条指令安装
leave//这条指令恢复
-O2编译选项去掉了
add $0x4,%esp

两个加起来会不会这四条指令一起去掉,从而使stack不平衡呢?

[alert7@redhat62 alert7]$ gcc -fomit-frame-pointer -O2 -o test test.c
[alert7@redhat62 alert7]$ wc -c test
11741 test
[alert7@redhat62 alert7]$ gdb -q test
(gdb) disass main
Dump of assembler code for function main:
0x80483d8 : call 0x80483c8
0x80483dd : xor %eax,%eax
0x80483df : ret
End of assembler dump.
(gdb) disass hi
Dump of assembler code for function hi:
0x80483c8 : push $0x8048430
0x80483cd : call 0x8048308
0x80483d2 : add $0x4,%esp
0x80483d5 : ret
0x80483d6 : mov %esi,%esi
End of assembler dump.
来看看部分的内存映象
(内存高址)
+--------+
|bffffbc4| argv的地址(即argv[0]的地址)
0xbffffb84 +--------+
|00000001| argc的值
0xbffffb80 +--------+
|400309cb|main的返回地址
0xbffffb7c +--------+
|080483dd| hi()的返回地址
0xbffffb78 +--------+
|08048430| "hi"字符串的地址
0xbffffb74 +--------+
| ...... |
(内存低址)

此时就没有把add $0x4,%esp优化掉,如果优化掉的话,整个stack就
会变的不平衡,从而会导致程序出错。


★ -fPIC 编译选项

-fPIC If supported for the target machine, emit position-independent
code, suitable for dynamic linking,even if branches need large
displacements.
产生位置无关代码(PIC),一般创建共享库时用到。
在x86上,PIC的代码的符号引用都是通过ebx进行操作的。

[alert7@redhat62 alert7]$ gcc -fPIC -o test te

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