深入分析mold链接器处理负偏移重定位问题

在mold链接器的开发过程中，最近发现了一个与负偏移重定位相关的严重问题。这个问题最初表现为链接器在处理特定目标文件时发生崩溃，经过深入分析，我们发现这与编译器生成的符号重定位信息有关。

问题现象

当使用最新版本的GCC编译代码并尝试用mold链接时，链接器会在处理cp-demangle.o文件时触发断言失败并崩溃。错误信息表明在访问符号表时发生了越界访问，具体是在处理ELF符号表的span操作时。

技术背景

在ELF目标文件中，重定位条目(relocation entry)用于指示链接器如何修改代码或数据中的地址引用。每个重定位条目包含三个关键信息：

1. 需要被修改的位置(offset)
2. 引用的符号(symbol)
3. 附加的偏移值(addend)

当处理合并字符串段(mergeable string section)时，情况会变得复杂。这些段包含多个以null结尾的字符串，链接器可以重新排列和去重这些字符串以提高空间效率。

问题根源

通过分析cp-demangle.o文件，我们发现其中包含指向字符串段内部的重定位条目，且带有负的addend值。例如：

• 符号.LC79指向字符串段中字符串._GLOBAL的起始位置
• 重定位条目却使用了-1的addend值

这造成了语义模糊：这个引用到底是指向._GLOBAL字符串前一个字节，还是前一个字符串的最后一个字符？由于链接器会重新排列字符串，这种模糊性会导致问题。

解决方案

mold链接器开发者经过深入分析后采取了以下措施：

1. 首先修复了链接器的崩溃问题，确保即使遇到异常情况也能优雅处理
2. 深入理解了GCC生成这类重定位条目的历史背景和合理性
3. 调整了链接器对负addend的处理逻辑，使其与其他主流链接器行为一致

技术启示

这个案例展示了链接器开发中的几个重要考量：

1. 鲁棒性：即使输入不符合预期，链接器也不应该崩溃
2. 兼容性：需要理解并兼容编译器长期以来的行为模式
3. 标准解读：ELF标准中关于重定位addend的语义需要明确界定

对于编译器开发者而言，这个案例也提醒我们：生成调试信息时使用的重定位模式可能会影响链接过程，需要特别注意字符串段中的符号引用方式。

通过解决这个问题，mold链接器在处理复杂重定位场景时的稳定性和兼容性得到了进一步提升。