Пошаговое руководство. Компиляция программы на языке C из командной строки
Средства сборки Visual Studio включают компилятор C, который можно использовать для создания всех базовых консольных программ до полных классических приложений Windows, мобильных приложений и т. д. Microsoft C/C++ (MSVC) — это компилятор C и C++, который в последних версиях соответствует некоторым из последних языковых стандартов C, включая C11 и C17.
В этом пошаговом руководстве показано, как создать простейшую программу на языке C в стиле «Hello, World» в текстовом редакторе с последующей компиляцией из командной строки. Если вы хотите работать в C++ в командной строке, см . пошаговое руководство. Компиляция собственной программы C++ в командной строке. Если вы хотите попробовать интегрированную среду разработки Visual Studio вместо использования командной строки, см . пошаговое руководство. Работа с проектами и решениями (C++) или использование интегрированной среды разработки Visual Studio для классических приложений C++.
Необходимые компоненты
Для выполнения этого пошагового руководства необходимо установить Visual Studio или средства сборки для Visual Studio и дополнительную разработку классических приложений с помощью рабочей нагрузки C++.
Visual Studio — это эффективная интегрированная среда разработки, которая поддерживает полнофункциональный редактор, диспетчеры ресурсов, отладчики и компиляторы для многих языков и платформ. Сведения об этих компонентах, а также о скачивании и установке Visual Studio, включая бесплатный выпуск Visual Studio Community, см. в этой статье.
При использовании версии Build Tools для Visual Studio устанавливаются только программы командной строки, библиотеки и компиляторы, необходимые для сборки программ на C и C++. Это идеальный вариант для создания заданий и упражнений, а установка выполняется относительно быстро. Чтобы установить только набор программ командной строки, скачайте Build Tools для Visual Studio на странице скачивания Visual Studio, а затем запустите установщик. В установщике Visual Studio выберите рабочую нагрузку C++ (в более ранних версиях Visual Studio выберите рабочую нагрузку средств сборки C++ и нажмите кнопку «Установить«.
При установке средств в командной строке используется другое средство, используемое для создания программы C или C++. MSVC имеет сложные требования к среде командной строки для поиска инструментов, заголовков и библиотек, которые он использует. Невозможно использовать MSVC в обычном окне командной строки без некоторой подготовки. Вам понадобится окно командной строки разработчика, являющееся обычным окном командной строки, в котором заданы все необходимые переменные среды. К счастью, Visual Studio устанавливает сочетания клавиш для запуска командных строк разработчика, имеющих среду, настроенную для сборок командной строки. К сожалению, имена сочетаний клавиш командной строки разработчика и их расположение отличаются практически в каждой версии Visual Studio и в разных версиях Windows. Первая задача пошагового руководства — найти нужный ярлык.
Ярлык командной строки разработчика автоматически задает правильные пути для компилятора и средств, а также для всех необходимых заголовков и библиотек. Некоторые из этих значений различаются для каждой конфигурации сборки. Если вы не используете ни один из ярлыков, эти значения среды необходимо задать самостоятельно. Дополнительные сведения см. в статье Использование набора инструментов MSVC из командной строки. Так как настраивать среду разработки сложно, настоятельно рекомендуется использовать ярлык командной строки разработчика вместо создания собственного.
Эти инструкции зависят от используемой версии Visual Studio. Чтобы ознакомиться с документацией по предпочтительной версии Visual Studio, используйте селектор Версия. Он находится в верхней части оглавления на этой странице.
Открытие командной строки разработчика в Visual Studio 2022
Если вы установили Visual Studio 2022 в Windows 10 или более поздней версии, откройте меню «Пуск» и выберите Все приложения. Прокрутите вниз и откройте папку Visual Studio 2022 (не приложение Visual Studio 2022). Выберите элемент Командная строка разработчика для VS 2022, чтобы открыть окно командной строки.
Открытие командной строки разработчика в Visual Studio 2019
Если вы установили Visual Studio 2019 в Windows 10 или более поздней версии, откройте меню «Пуск» и выберите Все приложения. Прокрутите вниз и откройте папку Visual Studio 2019 (не приложение Visual Studio 2019). Выберите элемент Командная строка разработчика для VS 2019, чтобы открыть окно командной строки.
Открытие командной строки разработчика в Visual Studio 2017
Если вы установили Visual Studio 2017 в Windows 10 или более поздней версии, откройте меню «Пуск» и выберите Все приложения. Прокрутите вниз и откройте папку Visual Studio 2017 (не приложение Visual Studio 2017). Выберите элемент Командная строка разработчика для VS 2017, чтобы открыть окно командной строки.
Открытие командной строки разработчика в Visual Studio 2015
Если вы установили Microsoft Visual C++ Build Tools 2015 в Windows 10 или более поздней версии, откройте меню «Пуск» и выберите Все приложения. Прокрутите вниз и откройте папку Microsoft Visual C++ Build Tools. Выберите элемент Командная строка Native Tools x86 Visual C++ 2015, чтобы открыть окно командной строки.
Если вы используете другую версию Windows, найдите в меню «Пуск» или на начальной странице папку средств Visual Studio, содержащую ярлык командной строки разработчика. Можно также ввести «командная строка разработчика» в строке поиска в Windows и выбрать командную строку, которая соответствует установленной версии Visual Studio. Откройте окно командной строки с помощью ярлыка.
Затем убедитесь, что командная строка разработчика настроена правильно. В окне командной строки введите cl (или CL , регистр не имеет значения для имени компилятора, но имеет значение для параметров компилятора). Результат должен выглядеть следующим образом.
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2017\Enterprise>cl Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 19.10.25017 for x86 Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved. usage: cl [ option. ] filename. [ /link linkoption. ] В зависимости от версии Visual Studio и установленных обновлений могут быть различия в текущем каталоге или номерах версий. Если приведенный выше результат похож на отображаемый, можно приступать к сборке программ C или C++ в командной строке.
Если вы получаете ошибку, например «cl», не распознается как внутренняя или внешняя команда, операблная программа или пакетный файл», ошибка C1034 или ошибка LNK1104 при выполнении команды cl, то при установке Visual Studio вы не используете командную строку разработчика или что-то не так. Для продолжения нужно будет исправить ошибку.
Если вы не можете найти ярлык командной строки разработчика или сообщение об ошибке при вводе cl , может возникнуть проблема с установкой Visual Studio. При использовании Visual Studio 2017 или более поздней версии попробуйте переустановить рабочую нагрузку Разработка классических приложений на C++ с помощью установщика Visual Studio. Подробные сведения см. в статье Справка по установке средства С++ в Visual Studio. Можно также переустановить Build Tools со страницы Загрузки Visual Studio. Не переходите к следующему разделу, пока команда cl не сработает. Дополнительные сведения об установке Visual Studio и устранении неполадок см. в статье Установка Visual Studio.
В зависимости от версии Windows, установленной на компьютере, и конфигурации системы безопасности может потребоваться правой кнопкой мыши открыть контекстное меню для ярлыка командной строки разработчика и выбрать пункт Запуск от имени администратора, чтобы успешно выполнить сборку и запуск программы, созданной в этом пошаговом руководстве.
Создание файла исходного кода на языке C и его компиляция из командной строки
- В окне командной строки разработчика введите команду cd c:\ , чтобы изменить текущий рабочий каталог на корень диска C:. Затем введите md c:\hello , чтобы создать каталог, и введите cd c:\hello , чтобы перейти к этому каталогу. В этом каталоге будут находиться исходный файл и скомпилированная программа.
- В командной строке разработчика введите команду notepad hello.c . В появившемся диалоговом окне блокнота с оповещением выберите Да, чтобы создать файл hello.c в рабочей папке.
- В окне блокнота введите следующие строки кода:
#include int main()
C:\hello>dir Volume in drive C has no label. Volume Serial Number is CC62-6545 Directory of C:\hello 10/02/2017 03:46 PM . 10/02/2017 03:46 PM .. 10/02/2017 03:36 PM 143 hello.c 1 File(s) 143 bytes 2 Dir(s) 514,900,566,016 bytes free c:\hello>cl hello.c Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 19.10.25017 for x86 Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved. hello.c Microsoft (R) Incremental Linker Version 14.10.25017.0 Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved. /out:hello.exe hello.obj Примечание. Если вы получаете сообщение об ошибке, например «cl не распознается как внутренняя или внешняя команда, исполняемая программа или пакетный файл», ошибке C1034 или LNK1104, командная строка разработчика настроена неправильно. Чтобы получить сведения о том, как устранить эту проблему, вернитесь к разделу Открыть командную строку разработчика. Если вы получаете другое сообщение об ошибке или предупреждение компилятора или компоновщика, проверьте исходный код, исправьте ошибки, сохраните его и снова запустите компилятор. Для получения сведений о конкретных ошибках введите номер ошибки в поле поиска вверху этой страницы.
Hello, World! This is a native C program compiled on the command line. Следующие шаги
Этот пример Hello, World является самой простой программой C. Реальные программы выполняют полезные действия и имеют файлы заголовков, дополнительные исходные файлы и ссылки на библиотеки.
Вы можете использовать шаги, описанные в этом пошаговом руководстве для C, для создания собственного кода, чтобы не вводить приведенный пример. Вы также можете выполнить сборку различных примеров кода на C, которые можно найти в других местах. Чтобы скомпилировать программу с большими файлами исходного кода, введите их все в командной строке:
cl file1.c file2.c file3.c
Компилятор выводит программу с именем file1.exe . Чтобы изменить имя program1.exe , добавьте параметр компоновщика /out :
cl file1.c file2.c file3.c /link /out:program1.exe
Чтобы автоматически перехватывать другие ошибки программирования, рекомендуется выполнить компиляцию с помощью порога предупреждений /W3 или /W4:
cl /W4 file1.c file2.c file3.c /link /out:program1.exe
Компилятор cl.exe имеет множество других параметров, которые можно применять для создания, оптимизации, отладки и анализа кода. Чтобы просмотреть краткий список, введите cl /? в командной строке разработчика. Можно также выполнять компиляцию и компоновку отдельно и применять параметры компоновщика в более сложных сценариях сборки. Дополнительные сведения о параметрах и использовании компилятора и компоновщика см. в справочнике по сборке для C/C++.
Для настройки и создания более сложных проектов в командной строке можно использовать NMAKE и файлы makefile либо MSBuild и файлы проекта. Дополнительные сведения об использовании этих средств см. в разделах Справочник по NMAKE и MSBuild.
Языки C и C++ похожи, но имеют различия. Компилятор Microsoft C/C++ (MSVC) использует простое правило для определения языка, используемого при компиляции кода. По умолчанию компилятор MSVC рассматривает все файлы с расширением .c как исходные коды на языке С, а файлы с расширением .cpp как исходные коды на языке С++. Если указан параметр компилятора /TC, компилятор будет рассматривать все файлы как исходные коды на языке С вне зависимости от расширения.
По умолчанию MSVC совместима со стандартами ANSI C89 и ISO C99, но не строго соответствует. В большинстве случаев переносимый код на языке C будет компилироваться и выполняться должным образом. Компилятор обеспечивает дополнительную поддержку изменений в ISO C11/C17. Чтобы выполнить компиляцию с поддержкой C11/C17, используйте флаг компилятора /std:c11 или /std:c17 . Для поддержки C11 и C17 требуется Windows SDK 10.0.20201.0 или более поздняя версия. Рекомендуется использовать Windows SDK 10.0.22000.0 или более позднюю версию. Последнюю версию пакета можно скачать на странице Windows SDK. Дополнительные сведения и инструкции по установке и использованию этого пакета SDK для разработки на языке C см. в статье Установка поддержки C11 и C17 в Visual Studio.
Некоторые функции библиотеки и имена функций POSIX являются нерекомендуемыми в компиляторе MSVC. Функции поддерживаются, но предпочтительные имена изменились. Дополнительные сведения см. в статьях Функции безопасности в CRT и Предупреждение компилятора (уровень 3) C4996.
Как скомпилировать единый exe файл в проекте Visual Studio?
Сохраняется вот так, как можно создать единый файл?
Отслеживать
48.5k 5 5 золотых знаков 23 23 серебряных знака 57 57 бронзовых знаков
задан 15 мая 2021 в 11:24
Денис Волков Денис Волков
79 1 1 золотой знак 1 1 серебряный знак 5 5 бронзовых знаков
@AK Я не согласен с тем, что прилинкованный ответ отвечает на вопрос, поскольку это .NET Core/5, а ответ для Framework.
15 мая 2021 в 11:39
@aepot Действительно, ловите плюсик за внимательность к деталям.
15 мая 2021 в 12:14
1 ответ 1
Сортировка: Сброс на вариант по умолчанию
Вам нужно опубликовать Build -> Publish приложение, в параметрах публикации выбрать Folder, далее выбрать win-x64 файл и поставить галочку Produce single file.
Публикация приложения с одним файлом с помощью Visual Studio
Visual Studio создает многократно используемые профили публикации, которые управляют процессом публикации приложения.
- В обозревателе решений щелкните правой кнопкой мыши проект, который нужно опубликовать. Нажмите кнопку Опубликовать.
Если у вас еще нет профиля публикации, следуйте инструкциям по его созданию и выберите Папка в качестве типа целевого объекта. - Нажмите кнопку Изменить.
- В диалоговом окне Параметры профиля задайте следующие параметры.
- Параметру Режим развертывания задайте значение Автономное или Зависимое от платформы.
- В качестве значения параметра Целевая среда выполнения укажите платформу, на которую будет выполнена публикация. (Значение должно быть отличным от Переносимый.)
- Выберите Создать отдельный файл. Нажмите кнопку Сохранить, чтобы сохранить параметры и вернуться в диалоговое окно Публикация.
- Чтобы опубликовать приложение с одним файлом, нажмите кнопку Опубликовать.
Дополнительные сведения см. в статье Публикация приложений .NET Core с помощью Visual Studio.
По поводу того, чем опции Self-contained и Framework-dependent отличаются, я ранее рассказывал здесь.
Если все прошло хорошо, профиль публикации Properties\PublishProfiles\FolderProfile.pubxml будет выглядеть вот так
Release Any CPU bin\Release\Publish FileSystem net5.0-windows win-x64 false True False А в интерфейсе публикации оно будет выглядеть так
Примечание для .NET 5 и более новых версий
Так как в .NET 5 оптимизировали технологию запуска приложения из одиночного файла, теперь по умолчанию он не включает в себя нативные библиотеки, а включает только управляемые.
Если ваша сборка зависит от нативных библиотек, и вы столкнулись с тем, что dll файлы при публикации все равно лежат отдельно, то чтобы это вылечить, в первую секцию .cproj файла нужно добавить опцию:
true Как создать EXE файл?
Как создать exe файл в C++ Visual Studio 6.0
Начал изучение C++ Visual Studio 6.0 (dev C++ не понравилась) Создал проект, написал код.
Как создать программу в С++, чтобы его можно было запускать как исполняемый .exe файл?
Здравствуйте! Собственно вся суть сабжа содержится содержится в сабже 🙂 допустим: //.
Как создать обычный файл exe, который могут открывать друзья.
Всем доброе утро! Вопрос о том как сделать программу, которая запускалась бы одним файлом .exe.
Как отделить BGI файл от EXE. Как можно внедрить данный модуль в рабочий файл?
Помогите. Хотелось бы избавиться от BGI файла и поместить все в рабочий файл. Как это можно.
Форумчанин
8215 / 5045 / 1437
Регистрация: 29.11.2010
Сообщений: 13,453
Сообщение от Strix103 
чтобы он запускался на любом компьютере?
На любом не выйдет, не все ОС умеют работать с exe. Только семейство Windows.
При сборке в компиляторе указывайте Release.
Вы плодите бессмысленные однотипные темы
Написать программу, которая выводит сообщение на экран (в окошке)
Регистрация: 20.12.2016
Сообщений: 98
просто внятного ответа никто не дает. Вот я пытался создать .exe через консоль, не выходит, пишет, что проблемы с библиотекой SFML/Graphics.hpp, а через Release не получается, там кучу ошибок выдает, не знаю почему, мб потому что изначально все прописал через Debug
Life Builder
532 / 496 / 374
Регистрация: 12.01.2011
Сообщений: 1,754
Сообщение от Tanya228
Вот я пытался создать .exe через консоль, не выходит, пишет, что проблемы с библиотекой SFML/Graphics.hpp, а через Release не получается, там кучу ошибок выдает, не знаю почему
Покажите сам код, и все ошибки которые выдает компилятор. Без этого вряд ли кто сможет вам помочь.
331 / 283 / 78
Регистрация: 02.08.2016
Сообщений: 1,008
Сообщение от MrGluck
На любом не выйдет, не все ОС умеют работать с exe. Только семейство Windows.
А как же WINE?
Регистрация: 20.12.2016
Сообщений: 98
sk007, спасибо за то, что откликнулись. Я все сделал уже. Ошибок он не выдавал никаких, кроме различных преобразований из float в int и т.п.. В чем заключалась проблема -> когда создавал exe писало, что все создается, но в папках проекта ничего не было, через консоль создавал, там была проблема с библиотекой. Потом решил поискать по папкам exeшник и нашел совершено в другом месте, просто лежал в левой папке диска C. Различные пути как он там мог появится я проверил много раз, но ничего не нашел. Фиг его знает каким образом это получилось, но главное, что все получилось
5281 / 2368 / 342
Регистрация: 20.02.2013
Сообщений: 5,768
Записей в блоге: 20
Сообщение от DevAlone
А как же WINE?
DevAlone, расскажи-ка мне, мил-человек, как мне запустить Diablo III под Wine так, чтобы она работала так же, как под Windows 10 — не тупила, не тормозила, не глючила. А то я мучился неделю, играл в Diablo III под Linux Mint 18.1 Mate 64-bit (использовал Wine + PlayOnLinux ), но у меня так и не получилось настроить её для нормальной игры. И только ради любимой игрушки пришлось ставить второй системой винду, черти б её драли.
Мораль: не всё, что можно запустить под Wine , будет работать так же хорошо, как в нативной среде.
1282 / 523 / 225
Регистрация: 15.07.2015
Сообщений: 2,562
Любитель чаепитий
3741 / 1798 / 565
Регистрация: 24.08.2014
Сообщений: 6,016
Записей в блоге: 1
Сообщение от Tanya228
пишет, что проблемы с библиотекой SFML/Graphics.hpp
не указал путь до этого заголовка.
а так-то телепаты в отпуске, ошибки давай.
1282 / 523 / 225
Регистрация: 15.07.2015
Сообщений: 2,562
Сообщение от GbaLog-
телепаты программисты
331 / 283 / 78
Регистрация: 02.08.2016
Сообщений: 1,008
Сообщение от gru74ik
DevAlone, расскажи-ка мне, мил-человек, как мне запустить Diablo III под Wine так, чтобы она работала так же, как под Windows 10 — не тупила, не тормозила, не глючила. А то я мучился неделю, играл в Diablo III под Linux Mint 18.1 Mate 64-bit (использовал Wine + PlayOnLinux), но у меня так и не получилось настроить её для нормальной игры. И только ради любимой игрушки пришлось ставить второй системой винду, черти б её драли.
Мораль: не всё, что можно запустить под Wine, будет работать так же хорошо, как в нативной среде.
Создаем EXE
Самоизоляция это отличное время приступить к тому, что требует много времени и сил. Поэтому я решил заняться тем, чем всегда хотел — написать свой компилятор.
Сейчас он способен собрать Hello World, но в этой статье я хочу рассказать не про парсинг и внутреннее устройство компилятора, а про такую важную часть как побайтовая сборка exe файла.
Начало
Хотите спойлер? Наша программа будет занимать 2048 байт.
Обычно работа с exe файлами заключается в изучении или модификации их структуры. Сами же исполняемые файлы при этом формируют компиляторы, и этот процесс кажется немного магическим для разработчиков.
Но сейчас мы с вами попробуем это исправить!
Для сборки нашей программы нам потребуется любой HEX редактор (лично я использовал HxD).
Для старта возьмем псевдокод:
Исходный код
func MessageBoxA(u32 handle, PChar text, PChar caption, u32 type) i32 ['user32.dll'] func ExitProcess(u32 code) ['kernel32.dll'] func main()
Первые две строки указывают на функции импортируемые из библиотек WinAPI. Функция MessageBoxA выводит диалоговое окно с нашим текстом, а ExitProcess сообщает системе о завершении программы.
Рассматривать отдельно функцию main нет смысла, так как в ней используются функции, описанные выше.
DOS Header
Для начала нам нужно сформировать корректный DOS Header, это заголовок для DOS программ и влиять на запуск exe под Windows не должен.
Более-менее важные поля я отметил, остальные заполнены нулями.
Стуктура IMAGE_DOS_HEADER
Struct IMAGE_DOS_HEADER < u16 e_magic // 0x5A4D "MZ" u16 e_cblp // 0x0080 128 u16 e_cp // 0x0001 1 u16 e_crlc u16 e_cparhdr // 0x0004 4 u16 e_minalloc // 0x0010 16 u16 e_maxalloc // 0xFFFF 65535 u16 e_ss u16 e_sp // 0x0140 320 u16 e_csum u16 e_ip u16 e_cs u16 e_lfarlc // 0x0040 64 u16 e_ovno u16[4] e_res u16 e_oemid u16 e_oeminfo u16[10] e_res2 u32 e_lfanew // 0x0080 128 >Самое главное, что этот заголовок содержит поле e_magic означающее, что это исполняемый файл, и e_lfanew — указывающее на смещение PE-заголовка от начала файла (в нашем файле это смещение равно 0x80 = 128 байт).
Отлично, теперь, когда нам известна структура заголовка DOS Header запишем ее в наш файл.
(1) RAW DOS Header (Offset 0x00000000)
4D 5A 80 00 01 00 00 00 04 00 10 00 FF FF 00 00 40 01 00 00 00 00 00 00 40 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 80 00 00 00 
Сначала я использовал левую колонку как на скриншоте для указания смещения внутри файла, но тогда неудобно копировать исходный текст, приходится обрезать каждую строку.
Поэтому для удобства в первой скобке каждого блока указан порядок добавления в файл, а в последней смещение в файле (Offset) по которому должен располагаться данный блок.
Например, первый блок мы вставляем по смещению 0x00000000, и он займет 64 байта (0x40 в 16-ричной системе), следующий блок мы будем вставлять уже по этому смещению 0x00000040 и т.д.
Готово, первые 64 байта записали. Теперь нужно добавить еще 64, это так называемый DOS Stub (Заглушка). Во время запуска из-под DOS, она должна уведомить пользователя что программа не предназначена для работы в этом режиме.
Но в целом, это маленькая программа под DOS которая выводит строку и выходит из программы.
Запишем наш Stub в файл и рассмотрим его детальнее.
(2) RAW DOS Stub (Offset 0x00000040)
0E 1F BA 0E 00 B4 09 CD 21 B8 01 4C CD 21 54 68 69 73 20 70 72 6F 67 72 61 6D 20 63 61 6E 6E 6F 74 20 62 65 20 72 75 6E 20 69 6E 20 44 4F 53 20 6D 6F 64 65 2E 0D 0A 24 00 00 00 00 00 00 00 00 
А теперь этот же код, но уже в дизассемблированном виде
Asm DOS Stub
0000 push cs ; Запоминаем Code Segment(CS) (где мы находимся в памяти) 0001 pop ds ; Указываем что Data Segment(DS) = CS 0002 mov dx, 0x0E ; Указываем адрес начала строки DS+DX, которая будет выводиться до символа $(Конец строки) 0005 mov ah, 0x09 ; Номер инструкции (Вывод строки) 0007 int 0x21 ; Вызов системного прерывания 0x21 0009 mov ax, 0x4C01 ; Номер инструкции 0x4C (Выход из программы) ; Код выхода из программы 0x01 (Неудача) 000c int 0x21 ; Вызов системного прерывания 0x21 000e "This program cannot be run in DOS mode.\x0D\x0A$" ; Выводимая строка Это работает так: сначала заглушка выводит строку о том, что программа не может быть запущена, а затем выходит из программы с кодом 1. Что отличается от нормального завершения (Код 0).
Код заглушки может немного отличатся (от компилятора к компилятору) я сравнивал gcc и delphi, но общий смысл одинаковый.
А еще забавно, что строка заглушки заканчивается как \x0D\x0D\x0A$. Скорее всего причина такого поведения в том, что c++ по умолчанию открывает файл в текстовом режиме. В результате символ \x0A заменяется на последовательность \x0D\x0A. В результате получаем 3 байта: 2 байта возврата каретки Carriage Return (0x0D) что бессмысленно, и 1 на перевод строки Line Feed (0x0A). В бинарном режиме записи (std::ios::binary) такой подмены не происходит.
Для проверки корректности записи значений я буду использовать Far с плагином ImpEx:
NT Header
Спустя 128 (0x80) байт мы добрались до NT заголовка (IMAGE_NT_HEADERS64), который содержит в себе и PE заголовок (IMAGE_OPTIONAL_HEADER64). Несмотря на название IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 является обязательным, но различным для архитектур x64 и x86.
Структура IMAGE_NT_HEADERS64
Struct IMAGE_NT_HEADERS64 < u32 Signature // 0x4550 "PE" Struct IMAGE_FILE_HEADER < u16 Machine // 0x8664 архитектура x86-64 u16 NumberOfSections // 0x03 Количество секций в файле u32 TimeDateStamp // Дата создания файла u32 PointerToSymbolTable u32 NumberOfSymbols u16 SizeOfOptionalHeader // Размер IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 (Ниже) u16 Characteristics // 0x2F >Struct IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 < u16 Magic // 0x020B Указывает что наш заголовок для PE64 u8 MajorLinkerVersion u8 MinorLinkerVersion u32 SizeOfCode u32 SizeOfInitializedData u32 SizeOfUninitializedData u32 AddressOfEntryPoint // 0x1000 u32 BaseOfCode // 0x1000 u64 ImageBase // 0x400000 u32 SectionAlignment // 0x1000 (4096 байт) u32 FileAlignment // 0x200 u16 MajorOperatingSystemVersion // 0x05 Windows XP u16 MinorOperatingSystemVersion // 0x02 Windows XP u16 MajorImageVersion u16 MinorImageVersion u16 MajorSubsystemVersion // 0x05 Windows XP u16 MinorSubsystemVersion // 0x02 Windows XP u32 Win32VersionValue u32 SizeOfImage // 0x4000 u32 SizeOfHeaders // 0x200 (512 байт) u32 CheckSum u16 Subsystem // 0x02 (GUI) или 0x03 (Console) u16 DllCharacteristics u64 SizeOfStackReserve // 0x100000 u64 SizeOfStackCommit // 0x1000 u64 SizeOfHeapReserve // 0x100000 u64 SizeOfHeapCommit // 0x1000 u32 LoaderFlags u32 NumberOfRvaAndSizes // 0x16 Struct IMAGE_DATA_DIRECTORY [16] < u32 VirtualAddress u32 Size >> > Разберемся что хранится в этой структуре:
Описание IMAGE_NT_HEADERS64
Signature — Указывает на начало структуры PE заголовка
Далее идет заголовок IMAGE_FILE_HEADER общий для архитектур x86 и x64.
Machine — Указывает для какой архитектуры предназначен код в нашем случае для x64
NumberOfSections — Количество секции в файле (О секциях чуть ниже)
TimeDateStamp — Дата создания файла
SizeOfOptionalHeader — Указывает размер следующего заголовка IMAGE_OPTIONAL_HEADER64, ведь он может быть заголовком IMAGE_OPTIONAL_HEADER32.
Characteristics — Здесь мы указываем некоторые атрибуты нашего приложения, например, что оно является исполняемым (EXECUTABLE_IMAGE) и может работать более чем с 2 Гб RAM (LARGE_ADDRESS_AWARE), а также что некоторая информация была удалена (на самом деле даже не была добавлена) в файл (RELOCS_STRIPPED | LINE_NUMS_STRIPPED | LOCAL_SYMS_STRIPPED).
SizeOfCode — Размер исполняемого кода в байтах (секция .text)
SizeOfInitializedData — Размер инициализированных данных (секция .rodata)
SizeOfUninitializedData — Размер не инициализированных данных (секция .bss)
BaseOfCode — указывает на начало секции кода блок
SectionAlignment — Размер по которому нужно выровнять секции в памяти
FileAlignment — Размер по которому нужно выровнять секции внутри файла
SizeOfImage — Размер всех секций программы
SizeOfHeaders — Размер всех заголовков вместе (IMAGE_DOS_HEADER, DOS Stub, IMAGE_NT_HEADERS64, IMAGE_SECTION_HEADER[IMAGE_FILE_HEADER.NumberOfSections]) выровненный по FileAlignment
Subsystem — Указывает тип нашей программы GUI или Console
MajorOperatingSystemVersion, MinorOperatingSystemVersion, MajorSubsystemVersion, MinorSubsystemVersion — Говорят о том на какой системе можно запускать данный exe, и что он может поддерживать. В нашем случае мы берем значение 5.2 от Windows XP (x64).
SizeOfStackReserve — Указывает сколько приложению нужно зарезервировать памяти под стек. Этот параметр по умолчанию составляет 1 Мб, максимально можно указать 1Гб. Вроде как умные программы на Rust умеют считать необходимый размер стека, в отличии от программ на C++ где этот размер нужно править вручную.
SizeOfStackCommit — Размер по умолчанию составляет 4 Кб. Как должен работать данный параметр пока не разобрался.
SizeOfHeapReserve — Указывает сколько резервировать памяти под кучу. Равен 1 Мб по умолчанию.
SizeOfHeapCommit — Размер по умолчанию равен 4 Кб. Подозреваю что работает аналогично SizeOfStackCommit, то есть пока неизвестно как.
IMAGE_DATA_DIRECTORY — массив записей о каталогах. В теории его можно уменьшить, сэкономив пару байт, но вроде как все описывают все 16 полей даже если они не нужны. А теперь чуть подробнее.
У каждого каталога есть свой номер, который описывает, где хранится его содержимое. Пример:
Export(0) — Содержит ссылку на сегмент который хранит экспортируемые функции. Для нас это было бы актуально если бы мы создавали DLL. Как это примерно должно работать можно посмотреть на примере следующего каталога.
Import(1) — Этот каталог указывает на сегмент с импортируемыми функциями из других DLL. В нашем случае значения VirtualAddress = 0x3000 и Size = 0xB8. Это единственный каталог, который мы опишем.
Resource(2) — Каталог с ресурсами программы (Изображения, Текст, Файлы и т.д.)
Значения других каталогов можно посмотреть в документации.
Теперь, когда мы посмотрели из чего состоит NT-заголовок, запишем и его в файл по аналогии с остальными по адресу 0x80.
(3) RAW NT-Header (Offset 0x00000080)
50 45 00 00 64 86 03 00 F4 70 E8 5E 00 00 00 00 00 00 00 00 F0 00 2F 00 0B 02 00 00 3D 00 00 00 13 00 00 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 10 00 00 00 00 40 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 02 00 00 05 00 02 00 00 00 00 00 05 00 02 00 00 00 00 00 00 40 00 00 00 02 00 00 00 00 00 00 02 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 30 00 00 B8 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 В результате получаем вот такой вид IMAGE_FILE_HEADER, IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 и IMAGE_DATA_DIRECTORY заголовков:
Далее описываем все секции нашего приложения согласно структуре IMAGE_SECTION_HEADER
Структура IMAGE_SECTION_HEADER
Struct IMAGE_SECTION_HEADER
Описание IMAGE_SECTION_HEADER
Name — имя секции из 8 байт, может быть любым
VirtualSize — сколько байт копировать из файла в память
VirtualAddress — адрес секции в памяти выровненный по SectionAlignment
SizeOfRawData — размер сырых данных выровненных по FileAlignment
PointerToRawData — адрес секции в файле выровненный по FileAlignment
Characteristics — Указывает какие данные хранит секция (Код, инициализированные или нет данные, для чтения, для записи, для исполнения и др.)
В нашем случае у нaс будет 3 секции.
Почему Virtual Address (VA) начинается с 1000, а не с нуля я не знаю, но так делают все компиляторы, которые я рассматривал. В результате 1000 + 3 секции * 1000 (SectionAlignment) = 4000 что мы и записали в SizeOfImage. Это полный размер нашей программы в виртуальной памяти. Вероятно, используется для выделения места под программу в памяти.
Name | RAW Addr | RAW Size | VA | VA Size | Attr --------+---------------+---------------+-------+---------+-------- .text | 200 | 200 | 1000 | 3D | CER .rdata | 400 | 200 | 2000 | 13 | I R .idata | 600 | 200 | 3000 | B8 | I R
I — Initialized data, инициализированные данные
U — Uninitialized data, не инициализированные данные
C — Code, содержит исполняемый код
E — Execute, позволяет исполнять код
R — Read, позволяет читать данные из секции
W — Write, позволяет записывать данные в секцию
.text (.code) — хранит в себе исполняемый код (саму программу), атрибуты CE
.rdata (.rodata) — хранит в себе данные только для чтения, например константы, строки и т.п., атрибуты IR
.data — хранит данные которые можно читать и записывать, такие как статические или глобальные переменные. Атрибуты IRW
.bss — хранит не инициализированные данные, такие как статические или глобальные переменные. Кроме того, данная секция обычно имеет нулевой RAW размер и ненулевой VA Size, благодаря чему не занимает места в файле. Атрибуты URW
.idata — секция содержащая в себе импортируемые из других библиотек функции. Атрибуты IR
Важный момент, секции должны следовать друг за другом. При чем как в файле, так и в памяти. По крайней мере когда я менял их порядок произвольно программа переставала запускаться.
Теперь, когда нам известно какие секции будет содержать наша программа запишем их в наш файл. Тут смещение оканчивается на 8 и запись будет начинаться с середины файла.
(4) RAW Sections (Offset 0x00000188)
2E 74 65 78 74 00 00 00 3D 00 00 00 00 10 00 00 00 02 00 00 00 02 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 20 00 00 60 2E 72 64 61 74 61 00 00 13 00 00 00 00 20 00 00 00 02 00 00 00 04 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 40 00 00 40 2E 69 64 61 74 61 00 00 B8 00 00 00 00 30 00 00 00 02 00 00 00 06 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 40 00 00 40
Следующий адрес для записи будет 00000200 что соответствует полю SizeOfHeaders PE-Заголовка. Если бы мы добавили еще одну секцию, а это плюс 40 байт, то наши заголовки не уложились бы в 512 (0x200) байт и пришлось бы использовать уже 512+40 = 552 байта выровненные по FileAlignment, то есть 1024 (0x400) байта. А все что останется от 0x228 (552) до адреса 0x400 нужно чем-то заполнить, лучше конечно нулями.
Взглянем как выглядит блок секций в Far:
Далее мы запишем в наш файл сами секции, но тут есть один нюанс.
Как вы могли заметить на примере SizeOfHeaders, мы не можем просто записать заголовок и перейти к записи следующего раздела. Так как что бы записать заголовок мы должны знать сколько займут все заголовки вместе. В результате нам нужно либо посчитать заранее сколько понадобиться места, либо записать пустые (нулевые) значения, а после записи всех заголовков вернуться и записать уже их реальный размер.
Поэтому программы компилируются в несколько проходов. Например секция .rdata идет после секции .text, при этом мы не можем узнать виртуальный адрес переменной в .rdata, ведь если секция .text разрастется больше чем на 0x1000 (SectionAlignment) байт, она займет адреса 0x2000 диапазона. И соответственно секция .rdata будет находиться уже не в адресе 0x2000, а в адресе 0x3000. И нам будет необходимо вернуться и пересчитать адреса всех переменных в секции .text которая идет перед .rdata.
Но в данном случае я уже все рассчитал, поэтому будем сразу записывать блоки кода.
Секция .text
Asm segment .text
0000 push rbp 0001 mov rbp, rsp 0004 sub rsp, 0x20 0008 mov rcx, 0x0 000F mov rdx, 0x402000 0016 mov r8, 0x40200D 001D mov r9, 0x40 0024 call QWORD PTR [rip + 0x203E] 002A mov rcx, 0x0 0031 call QWORD PTR [rip + 0x2061] 0037 add rsp, 0x20 003B pop rbp 003C ret Конкретно для этой программы первые 3 строки, ровно, как и 3 последние не обязательны.
Последние 3 даже не будут исполнены, так как выход из программы произойдет еще на второй функции call.
Но скажем так, если бы это была не функция main, а подфункция следовало бы сделать именно так.
А вот первые 3 в данном случае хоть и не обязательны, но желательны. Например, если бы мы использовали не MessageBoxA, а printf то без этих строк получили бы ошибку.
Согласно соглашению о вызовах для 64-разрядных систем MSDN, первые 4 параметра передаются в регистрах RCX, RDX, R8, R9. Если они туда помещаются и не являются, например числом с плавающей точкой. А остальные передаются через стек.
По идее если мы передаем 2 аргумента функции, то должны передать их через регистры и зарезервировать под них два места в стеке, что бы при необходимости функция могла скинуть регистры в стек. Так же мы не должны рассчитывать, что нам вернут эти регистры в исходном состоянии.
Так вот проблема функции printf заключается в том, что, если мы передаем ей всего 1 аргумент, она все равно перезапишет все 4 места в стеке, хотя вроде бы должна перезаписать только одно, по количеству аргументов.
Поэтому если не хотите, чтобы программа себя странно вела, всегда резервируйте как минимум 8 байт * 4 аргумента = 32(0x20) байт, если передаете функции хотя бы 1 аргумент.
Рассмотрим блок кода с вызовами функций
MessageBoxA(0, 'Hello World!', 'MyApp', 64) ExitProcess(0) Сначала мы передаем наши аргументы:
rcx = 0
rdx = абсолютный адрес строки в памяти ImageBase + Sections[«.rdata»].VirtualAddress + Смещение строки от начала секции, строка читается до нулевого байта
r8 = аналогично предыдущему
r9 = 64(0x40) MB_ICONINFORMATION, значок информации
А далее идет вызов функции MessageBoxA, с которым не все так просто. Дело в том, что компиляторы стараются использовать как можно более короткие команды. Чем меньше размер команды, тем больше таких команд влезет в кэш процессора, соответственно, будет меньше промахов кэша, подзагрузок и выше скорость работы программы. Для более подробной информации по командам и внутренней работе процессора можно обратиться к документации Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manuals.
Мы могли бы вызвать функцию по полному адресу, но это заняло бы как минимум (1 опкод + 8 адрес = 9 байт), а с относительным адресом команда call занимает всего 6 байт.
Давайте взглянем на эту магию поближе: rip + 0x203E, это ни что иное, как вызов функции по адресу, указанному нашим смещением.
Я подсмотрел немного вперед и узнал адреса нужных нам смещений. Для MessageBoxA это 0x3068, а для ExitProcess это 0x3098.
Пора превратить магию в науку. Каждый раз, когда опкод попадает в процессор, он высчитывает его длину и прибавляет к текущему адресу инструкции (RIP). Поэтому, когда мы используем RIP внутри инструкции, этот адрес указывает на конец текущей инструкции / начало следующей.
Для первого call смещение будет указывать на конец команды call это 002A не забываем что в памяти этот адрес будет по смещению Sections[«.text»].VirtualAddress, т.е. 0x1000. Следовательно, RIP для нашего call будет равен 102A. Нужный нам адрес для MessageBoxA находится по адресу 0x3068. Считаем 0x3068 — 0x102A = 0x203E. Для второго адреса все аналогично 0x1000 + 0x0037 = 0x1037, 0x3098 — 0x1037 = 0x2061.
Именно эти смещения мы и видели в командах ассемблера.
0024 call QWORD PTR [rip + 0x203E] 002A mov rcx, 0x0 0031 call QWORD PTR [rip + 0x2061] 0037 add rsp, 0x20 Запишем в наш файл секцию .text, дополнив нулями до адреса 0x400:
(5) RAW .text section (Offset 0x00000200-0x00000400)
55 48 89 E5 48 83 EC 20 48 C7 C1 00 00 00 00 48 C7 C2 00 20 40 00 49 C7 C0 0D 20 40 00 49 C7 C1 40 00 00 00 FF 15 3E 20 00 00 48 C7 C1 00 00 00 00 FF 15 61 20 00 00 48 83 C4 20 5D C3 00 00 00 . 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 Хочется отметить что всего лишь 4 строки реального кода содержат весь наш код на ассемблере. А все остальное нули что бы набрать FileAlignment. Последней строкой заполненной нулями будет 0x000003F0, после идет 0x00000400, но это будет уже следующий блок. Итого в файле уже 1024 байта, наша программа весит уже целый Килобайт! Осталось совсем немного и ее можно будет запустить.
Секция .rdata
Это, пожалуй, самая простая секция. Мы просто положим сюда две строки добив нулями до 512 байт.
0400 "Hello World!\0" 040D "MyApp\0" (6) RAW .rdata section (Offset 0x00000400-0x00000600)
48 65 6C 6C 6F 20 57 6F 72 6C 64 21 00 4D 79 41 70 70 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 . 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 Секция .idata
Ну вот осталась последняя секция, которая описывает импортируемые функции из библиотек.
Первое что нас ждет новая структура IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR
Структура IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR
Struct IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR
Описание IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR
OriginalFirstThunk — Адрес указывает на список имен импортируемых функций, он же Import Name Table (INT)
Name — Адрес, указывающий на название библиотеки
FirstThunk — Адрес указывает на список адресов импортируемых функций, он же Import Address Table (IAT)
Для начала нам нужно добавить 2 импортируемых библиотеки. Напомним:
func MessageBoxA(u32 handle, PChar text, PChar caption, u32 type) i32 ['user32.dll'] func ExitProcess(u32 code) ['kernel32.dll'] (7) RAW IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR (Offset 0x00000600)
58 30 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 3C 30 00 00 68 30 00 00 88 30 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 48 30 00 00 98 30 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 У нас используется 2 библиотеки, а что бы сказать что мы закончили их перечислять. Последняя структура заполняется нулями.
INT | Time | Forward | Name | IAT --------+--------+----------+--------+-------- 0x3058 | 0x0 | 0x0 | 0x303C | 0x3068 0x3088 | 0x0 | 0x0 | 0x3048 | 0x3098 0x0000 | 0x0 | 0x0 | 0x0000 | 0x0000
Теперь добавим имена самих библиотек:
Имена библиотек
063С "user32.dll\0" 0648 "kernel32.dll\0" (8) RAW имена библиотек (Offset 0x0000063С)
75 73 65 72 33 32 2E 64 6C 6C 00 00 6B 65 72 6E 65 6C 33 32 2E 64 6C 6C 00 00 00 00
Далее опишем библиотеку user32:
(9) RAW user32.dll (Offset 0x00000658)
78 30 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 78 30 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 4D 65 73 73 61 67 65 42 6F 78 41 00 00 00
Поле Name первой библиотеки указывает на 0x303C если мы посмотрим чуть выше, то увидим что по адресу 0x063C находится библиотека «user32.dll\0».
Подсказка, вспомните что секция .idata соответствует смещению в файле 0x0600, а в памяти 0x3000. Для первой библиотеки INT равен 3058, значит в файле это будет смещение 0x0658. По этому адресу видим запись 0x3078 и вторую нулевую. Означающую конец списка. 3078 ссылается на 0x0678 это RAW-строка
«00 00 4D 65 73 73 61 67 65 42 6F 78 41 00 00 00»
Первые 2 байта нас не интересуют и равны нулю. А вот дальше идет строка с названием функции, заканчивающаяся нулем. То есть мы можем представить её как «\0\0MessageBoxA\0».
При этом IAT ссылается на аналогичную таблице IAT структуру, но только в нее при запуске программы будут загружены адреса функций. Например, для первой записи 0x3068 в памяти будет значение отличное от значения 0x0668 в файле. Там будет адрес функции MessageBoxA загруженный системой к которому мы и будем обращаться через вызов call в коде программы.
И последний кусочек пазла, библиотека kernel32. И не забываем добить нулями до SectionAlignment.
(10) RAW kernel32.dll (Offset 0x00000688-0x00000800)
A8 30 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 A8 30 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 45 78 69 74 50 72 6F 63 65 73 73 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 . 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Проверяем что Far смог корректно определить какие функции мы импортировали:
Отлично! Все нормально определилось, значит теперь наш файл готов к запуску.
Барабанная дробь…
Финал
Поздравляю, мы справились!
Файл занимает 2 Кб = Заголовки 512 байт + 3 секции по 512 байт.
Число 512(0x200) ни что иное, как FileAlignment, который мы указали в заголовке нашей программы.
Дополнительно:
Если хочется вникнуть чуть глубже, можно заменить надпись «Hello World!» на что-нибудь другое, только не забудьте изменить адрес строки в коде программы (секция .text). Адрес в памяти 0x00402000, но в файле будет обратный порядок байт 00 20 40 00.
Или квест чуть сложнее. Добавить в код вызов ещё одного MessageBox. Для этого придется скопировать предыдущий вызов, и пересчитать в нем относительный адрес (0x3068 — RIP).
Заключение
Статья получилась достаточно скомканной, ей бы, конечно, состоять из 3 отдельных частей: Заголовки, Программа, Таблица импорта.
Если кто-то собрал свой exe значит мой труд был не напрасен.
Думаю в скором времени создать ELF файл похожим образом, интересна ли будет такая статья?)
- Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manuals
Руководство по командам и архитектуре процессора. - PE (Portable Executable): На странных берегах
Отличная статья о структуре exe файлов. - Хранилище документации Майкрософт
Тут можно найти любую информацию по заголовкам, структурам, типам и их описание