如何在Linux下用GCC生成flat格式hello world二进制并解决链接报错

你遇到的PHDR segment not covered by LOAD segment错误确实和-N（对应ld的--omagic选项）直接相关：

• -N选项的作用是合并.text、.data段，取消.text段的只读保护，同时关闭段的页面对齐
• GNU ld 2.36及以上版本新增了段合规性检查，默认链接脚本下-N生成的ELF的程序头表（PHDR段）偏移不在合并后的唯一LOAD段范围内，因此触发报错

旧版本ld不会抛出该错误，但生成的ELF本身不符合程序头表必须被LOAD段覆盖的规范。

你的现有代码存在几个功能性问题，需要先调整：

• 拆分的两个内联汇编块中间可能被编译器插入修改rax的指令，导致write系统调用的返回值获取错误
• write的目标文件描述符错写为0（标准输入），标准输出的文件描述符是1
• sizeof(msg)取的是指针的大小（64位环境下为8），而非字符串实际长度
• 缺少退出系统调用，程序执行完write后会跑飞触发段错误

修正后的代码如下：

#include <sys/types.h>

static inline ssize_t _write(int fd, const void *buf, size_t count) {
  ssize_t ret;
  __asm__ volatile(
    "mov %1, %%rdi\n"
    "mov %2, %%rsi\n"
    "mov %3, %%rdx\n"
    "mov $1, %%rax\n"
    "syscall\n"
    "mov %%rax, %0\n"
    : "=r"(ret)
    : "g"(fd), "g"(buf), "g"(count)
    : "rdi", "rsi", "rdx", "rax", "memory");
  return ret;
}

int _start() {
  const char msg[] = "hello world\n";
  _write(1, msg, sizeof(msg) - 1);
  /* 调用exit系统调用正常退出 */
  __asm__ volatile(
    "mov $60, %%rax\n"
    "mov $0, %%rdi\n"
    "syscall\n"
    ::: "rax", "rdi");
  __builtin_unreachable();
}

不要直接用-N生成ELF，更稳妥的方式是先编译链接成合规ELF，再通过objcopy提取纯二进制内容，步骤如下：

1. 编译生成重定位目标文件：

gcc -std=c99 -fPIC -fno-stack-protector -ffreestanding -c hello.c -o hello.o

2. 链接生成ELF可执行文件，指定入口为_start，不依赖标准库：

ld -nostdlib -Ttext 0x1000 hello.o -o hello.elf

其中0x1000为程序的加载基地址，如果你需要完全位置无关的程序，可以将参数替换为-pie。
3. 提取所需段合并为flat binary：

objcopy -O binary --only-section=.text --only-section=.data --only-section=.rodata hello.elf hello.bin

最终生成的hello.bin就是你需要的单段自包含flat binary，程序入口对应文件开头，所有代码、数据、只读数据都合并在同一个连续地址空间内。

如果你需要直接生成单段ELF而非纯二进制，可以用-z noseparate-code参数替代-N，或者编写自定义链接脚本将PHDR段包含到LOAD段范围内即可解决报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Peter