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¿Por qué no todo el código compilado es independiente? (8)
Además de la respuesta aceptada. Una cosa que perjudica mucho el rendimiento del código PIC es la falta de "direccionamiento relativo de IP" en x86. Con el "direccionamiento relativo de IP", puede solicitar datos que sean X bytes del puntero de instrucción actual. Esto haría que el código PIC sea mucho más simple.
Los saltos y las llamadas, por lo general son EIP relativos, por lo que realmente no representan un problema. Sin embargo, acceder a los datos requerirá un pequeño truco extra. A veces, un registro se reservará temporalmente como un "puntero base" a los datos que el código requiere. Por ejemplo, una técnica común es abusar de la forma en que las llamadas funcionan en x86:
call label_1
.dd 0xdeadbeef
.dd 0xfeedf00d
.dd 0x11223344
label_1:
pop ebp ; now ebp holds the address of the first dataword
; this works because the call pushes the **next**
; instructions address
; real code follows
mov eax, [ebp + 4] ; for example i''m accessing the ''0xfeedf00d'' in a PIC way
Esta y otras técnicas agregan una capa de direccionamiento indirecto a los accesos de datos. Por ejemplo, el GOT (tabla de compensación global) utilizado por los compiladores gcc.
x86-64 agregó un modo "RIP relativo" que simplifica mucho las cosas.
Al compilar bibliotecas compartidas en gcc, la opción -fPIC compila el código como independiente de la posición. ¿Hay alguna razón (rendimiento o no) por la cual no compilaría todas las posiciones de códigos independientes?
Además, el hardware de memoria virtual en la mayoría de los procesadores modernos (utilizado por la mayoría de los SO modernos) significa que gran cantidad de código (todas las aplicaciones de espacio de usuario, salvo el uso peculiar de mmap o similar) no necesitan ser independientes de posición. Cada programa obtiene su propio espacio de direcciones que piensa que comienza en cero.
Agrega una indirección. Con el código de posición independiente, debes cargar la dirección de tu función y luego saltar a ella. Normalmente, la dirección de la función ya está presente en la secuencia de instrucciones.
Debido a que la implementación de código independiente de posición completa agrega una restricción al generador de código que puede evitar el uso de operaciones más rápidas, o agrega pasos adicionales para preservar esa restricción.
Esto podría ser una compensación aceptable para obtener multiprocesamiento sin un sistema de memoria virtual, donde confíe en que los procesos no invadan la memoria de los demás y puedan necesitar cargar una aplicación en particular en cualquier dirección base.
En muchos sistemas modernos las compensaciones de rendimiento son diferentes, y un cargador de reubicación a menudo es menos costoso (cuesta cualquier código de tiempo que se cargue primero) que lo mejor que un optimizador puede hacer si tiene dominio libre. Además, la disponibilidad de espacios de direcciones virtuales oculta la mayor parte de la motivación para la independencia de posición en primer lugar.
En la actualidad, el sistema operativo y el compilador configuran por defecto todo el código como código de posición independiente. Intenta compilar sin el distintivo -fPIC, el código se compilará bien, pero recibirás una advertencia. Las ventanas similares a OS usan una técnica llamada asignación de memoria para lograr esto.
Sí, hay razones de rendimiento. Algunos accesos están efectivamente bajo otra capa de indirección para obtener la posición absoluta en la memoria.
También está el GOT (tabla de compensación global) que almacena compensaciones de variables globales. Para mí, esto parece una tabla de corrección de IAT, que está clasificada como dependiente de la posición por wikipedia y algunas otras fuentes.
Este artículo explica cómo funciona el PIC y lo compara con la alternativa: reubicación del tiempo de carga . Creo que es relevante para tu pregunta.
position-independent code tiene una sobrecarga de rendimiento en la mayoría de las arquitecturas, ya que requiere un registro adicional.
Por lo tanto, esto es para fines de rendimiento.