How to Create a .Exe of Your Project From the Command Prompt
Steps to build a standalone executable of a project from cmd on Windows
What is .exe?
It is a file extension for an executable file format that contains a program that is capable of being run as a program in MS-DOS or a Windows computer.
The other way of executing programs on windows is by using file types like Windows Batch file ( .bat or .cmd extension). However, this approach requires the extension to be included explicitly to run the program as Windows does not search for a .bat extension when supplied with just the program name without the extension. Thus, hindering the portability of the program, which is one of the biggest reasons behind creating a .exe of an application.
Step 1: Determining the project’s programming language
To successfully build the executable of a project, the first step is to determine the programming or scripting language used to build the project. Depending on the programming language, there are some readily available tools that create the .exe of a script/project automatically. For example, the Pyinstaller Package for Python is an easy and simple way of creating .exe files from python scripts.
Some programming languages provide an interface to create a standalone executable of the application developed using it. For example, TXL provides a ‘txlc’ command that enables the convenient compiling of a TXL program to an executable that can be distributed and executed independently of TXL. This command uses the language’s compiler/interpreter to compile the program to a TXL virtual machine byte code file and then runs the TXL byte code converter to produce a C program that is compiled and linked with the TXL virtual machine to produce the output file filename.exe.
Some of these interfaces provided by such languages require that the command line C compiler and linker (MSVisualC++6.0 — command line
tools on Windows) are installed and available in the current command
line environment.
Txl is a unique programming language specifically designed to support computer software analysis and source transformation tasks.
Step 2: Checking the Target Platform System Type
The next step is to determine the target platform system type where the program should be executed. This information can be checked at Control Panel — > System.
Step 3: Installing Microsoft Visual C++ Redistributable (Command-line tools) — MSVC
Most of the errors that arise in the process of creating an executable of a project is because of Microsoft Visual C++ Redistributable program. A version mismatch, or incorrect target machine system type can be easily overlooked while focussing on creating an executable. There is usually a copy of Visual C++ Redistributable already installed on most Windows systems. To check the availability and version of this package from Microsoft go to Control Panel — >All control panel items — > Programs and Features. There should be a Microsoft Visual C++ Redistributable (x64) if your target machine platform is a Windows machine with 64-bit OS and x64-based processor. Likewise, you should be looking for an x86 MS Visual C++ program for a 32-bit processor.
If MS Visual C++ Redistributable is missing in your programs list, you can download one from here.
If you’ve installed Visual Studio with C++ workload, you may already have a copy of this command-line tools package available with you, however, if you haven’t and if you only want the command-line toolset, download the Build Tools for Visual Studio. When you run the downloaded executable, it updates and runs the Visual Studio Installer. To install only the tools you need for C++ development, select the C++ build tools workload.
Step 4: Using the correct developer command prompt for generating the .exe file
Using the C++ build tools depend on your computer processor and the options you selected during installation. If you are targetting the build for an environment with x86 or a mixed x86 and x64 code, the “x86 Native Tools for Command Prompt for VS version” should be used to compile your code. If you have 64-bit Windows, the x64-hosted tools and cross tools that build x86 and x64 code can be used by opening “x64 Native Tools for Command Prompt for VS version”. If you choose the optional C++ Universal Windows Platform tools, then the x86 and x64 tools that build ARM and ARM64 code also get installed which can be accessed by opening the default “Developer Command Prompt for VS version”. Other workloads may install additional tools.
Here’s a list of the base command prompt shortcuts and the build architectures they support:
Developer Command Prompt — Sets the environment to use 32-bit, x86-native tools to build 32-bit, x86-native code.
x86 Native Tools Command Prompt — Sets the environment to use 32-bit, x86-native tools to build 32-bit, x86-native code.
x64 Native Tools Command Prompt — Sets the environment to use 64-bit, x64-native tools to build 64-bit, x64-native code.
x86_x64 Cross Tools Command Prompt — Sets the environment to use 32-bit, x86-native tools to build 64-bit, x64-native code.
x64_x86 Cross Tools Command Prompt — Sets the environment to use 64-bit, x64-native tools to build 32-bit, x86-native code.
Step 5: Running the command prompt with administrator privilege
It is important that you run the appropriate command prompt with administrator privilege to generate a .exe file.
Common Errors that you may get while trying to generate your .exe file
‘cl’ is not recognized as an internal or external command, operable program or batch file. The system cannot find the file specified.
In this error, “cl” stands for command-line and it indicates that something is wrong with your Microsoft Visual C++ build tools (MSVC). One possible reason for this error could be that MSVC++ is not installed. Even if it is installed it is possible that the path to the cl.exe program is not included in the PATH environment string provided to the batch file.
module machine type ‘x86’ conflicts with target machine type ‘x64’
This error indicates mismatched build environment, check your properties options in your linker settings of a project in Visual Studio at Properties — > Configuration Properties — > Linker — > Advanced — > Target Machine. Select MachineX64 if you are targeting a 64-bit build, or MachineX86 if you are making a 32-bit build.
If you are compiling using cmd, then check if you are using the correct developer command prompt indicated above in step 4.
Process failed. Could not store the file.
Check if you have admin rights to the project directory in which you are trying to build the executable.
Conclusion
Building a standalone executable from a project on command prompt makes redistribution and portability of your project easier, but it sometimes gets too confusing. Features like setting environments for testing are extremely hard to configure if you have no experience regarding project deployment. I scoured the internet and didn’t find a comprehensive step-by-step solution in one place, so I had to experiment for myself.
But here it is! Figuring it out took some time, but I can now go back to building executable applications from projects and scripts and deploy them.
Как создать исполняемый (.exe) файл
В создании этой статьи участвовала наша опытная команда редакторов и исследователей, которые проверили ее на точность и полноту.
Команда контент-менеджеров wikiHow тщательно следит за работой редакторов, чтобы гарантировать соответствие каждой статьи нашим высоким стандартам качества.
Количество просмотров этой статьи: 153 937.
Из данной статьи вы узнаете, как создать простейший EXE-файл на компьютере с Windows, а также как создать exe-контейнер, с помощью которого исполняемый файл можно запустить на другом компьютере. EXE-файлы используются для того, чтобы устанавливать программы или добавлять файлы на компьютере под управлением Windows. Чтобы создать EXE-файл, необходимо воспользоваться системной утилитой IExpress.
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:
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.
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.
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.
А теперь этот же код, но уже в дизассемблированном виде
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.
Разберемся что хранится в этой структуре:
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.
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
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.
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.
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
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
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.
Запишем в наш файл секцию .text, дополнив нулями до адреса 0x400:
Секция .rdata
Это, пожалуй, самая простая секция. Мы просто положим сюда две строки добив нулями до 512 байт.
Секция .idata
Ну вот осталась последняя секция, которая описывает импортируемые функции из библиотек.
Первое что нас ждет новая структура IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR
Для начала нам нужно добавить 2 импортируемых библиотеки. Напомним:
У нас используется 2 библиотеки, а что бы сказать что мы закончили их перечислять. Последняя структура заполняется нулями.
Теперь добавим имена самих библиотек:
Далее опишем библиотеку user32:
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.
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?)