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原文地址:动态链接库如何函数寻址
最近咱们发现 go
编译为 so
之后,内存占用涨了好多,初步剖析下来,是动静符号导致的,感觉不太合乎常识
趁着娃还在里面放假,正好学习学习~
hello world
int main() {printf("hello world\n")
}
在最简略的 hello world
中,printf
最终也是来自 libc.so
这个动态链接库
通过 objdump
,咱们能够找到这一行:
400638: call 400520 <printf@plt>
这里的 printf@plt
,示意 printf
这个函数是依赖的内部函数,是要动静寻址的。
为什么须要函数寻址
不同于动态链接,函数地址在链接期(执行前),就能够确定下来了。
然而,动态链接库的地址,是在程序执行的时候,加载 so 文件时能力确定的。那么,要调用动静库中的函数,是没有方法提前晓得的地址的,所以须要一套机制来寻找函数的地址。
具体而言,分为两种寻址:
- so 中导出的函数地址
- so 外部调用非导出的函数地址
简而言之
第一种,是通过函数名来寻址的,相当于在主程序里调用了 dlsym(x, "printf")
来寻址,而后 dlsym
会在 so 文件里找 printf
的地址
第二种,是通过偏移量来寻址的,尽管相对地址不固定,然而 so 文件外部,两个函数之间的偏移量是固定的。
缓存减速
通过字符串来查找,想想也晓得是比拟低效的,那有什么方法提速呢?原理也简略,就是加缓存。
具体而言呢,是通过可执行文件中的两个段的配合,其中 .plt
可执行,.got.plt
可写,来实现缓存的成果。
还是从这一行 call
指令开始
400638: call 400520 <printf@plt>
400520
来自 .plt
段,而且 .plt
是可执行的
持续用 objdump
能够看指令:
400520: jmp QWORD PTR [rip+0x200afa] # 601020 <printf@GLIBC_2.2.5>
400526: push 0x0
40052b: jmp 400500 <.plt>
这里有两个 jmp
:
第一个 jmp
的地址来自 601020
,而这个 601020
来自 .got.plt
段,.got.plt
是可写的
首次执行的时候,601020
里存的就是 400526
,此时意味着慢门路,须要动静查找。
当查到地址之后,会批改 601020
中的值,这样后续就能够间接一个 jmp
就实现寻址了,不须要再依照字符串查找了。
查找逻辑
至于慢门路查找,最终会调用到 _dl_lookup_symbol_x
,大体而言是这么个逻辑:
- 先在以后可执行文件中,通过
0x0
这个偏移量,找到函数名,也就是printf
- 而后再从 so 文件中,依据
printf
来查找函数地址
外围会用到两个段的数据(下面的 1 和 2 两步都会用到这两个段,只是对应来自两个不同的文件)
.dynsym
用来存符号,也就是Elf_Sym
这个构造,这个构造体里存了函数偏移地址,名称偏移地址等.dynstr
用来存字符,比方printf
这个字符串自身就存在这里
应用 nm -D
能够看到相似这样的数据,其中 U
示意 undefined
,须要内部寻址的函数
00000000004004e8 T _init
U printf
外部调用
这个就简略很多了,偏移量是固定的,不必动静查找,间接调用 call
指令就行了。x86 上的 call
执行也有好几个,其中有一个就是依照偏移量来的。
这里有一个有意思的小细节,比方这个例子:
000000000040061e <main>:
40061e: 48 83 ec 08 sub rsp,0x8
400622: bf 01 00 00 00 mov edi,0x1
400627: e8 e6 ff ff ff call 400612 <add>
40062c: 89 c6 mov esi,eax
call 指令的跳转地址是 0x400612
,这个是怎么来的呢?e8
示意依照绝对地址寻址,而后就有了这么后果:0x40062c + 0xffffffe6 = 0x400612
平时用 objdump
和 gdb
看到 call
指令的地址,也都是计算后的,不留神的话,会认为都是相对地址。
总结
- 调用动态链接库中的函数,是通过函数名动静查找的
- 导出的函数,以及依赖的内部函数,都在
.dysym
里记录了元信息 - 函数名字符串,是存在
.dynstr
里的 .plt
和.got.plt
这一对配合,用于寻址缓存- 外部调用间接用偏移量,
call
指令有一种就是依照偏移量来计算的
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