动态链接和加载(2)

动态链接与加载原理

若干要素

1. 编译成位置无关代码
2. 对外部函数的调用是查表的
3. 在运行（加载）的时候填表

我们就发明了GOT(Global Offset Table)

也就是table

有个有趣的问题

extern void foo(); 

编译器遇到函数调用，应该翻译成哪种指令？

• 如果是同一个动态链接库 call foo (因为如果是一个库的，链接的时候相对地址已经确定下来了)
• 如果是另外一个动态链接库 call TABLE(foo)

这就需要PLT (Procedure Linkage Table)

• 函数太多，每个都标记区分太难看
• 编译器总是生成一个直接的call

  来自另一个动态链接库 call foo@plt

更多的细节

对于一个动态链接的二进制文件，execve后的第一条指令在哪里？

• what are the first a few steps executed after execve() of a ELF dynamic link binary? (Chatgpt)

第一条指令在/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 _start函数
也就是说，刚刚执行玩execve后，我们的pc指针指向了ld.so中的代码。

1. 首先会加载这个ELF文件，把相关的段加载进地址空间中。
2. 内核会根据查看程序头表(program header)中的PT_INTERP的判断是否需要动态链接。如果需要，内核就会把动态链接器(通常来说是ld-linux.so)加载进进程的地址空间中。
3. 设置栈的初始状态。
4. 把控制交给动态链接器：内核把pc指针设置为动态链接器的入口地址。
5. 动态链接器的初始化，解析符号，重定位等。
6. 把控制权交给程序(通常来说是_start函数)

• How can I compile an ELF binary that use an alternative dynamic loader than the default ld.so?（能否替换这个加载器）

  gcc -o hello hello.c -Wl, –dynamic-linker=/path/to/my_ld.so
  readelf -l hello | grep “program interpreter” 查看可执行文件的动态链接器

示例代码
ld.S —— 将来链接成动态链接库

#include <sys/syscall.h>

.globl _start
_start:
  movq $SYS_write, %rax   // write(
  movq $1,         %rdi   //   fd=1,
  lea  st(%rip),   %rsi   //   buf=st,
  movq $(ed - st), %rdx   //   count=ed-st
  syscall                 // );

  movq $SYS_exit,  %rax   // exit(
  movq $1,         %rdi   //   status=1
  syscall                 // );

st:
  .ascii "\033[01;31mThis is a loader.\033[0m\n"
ed:

hello.c

#include <stdio.h>

int main() {
  printf("Hello\n");
}

Makefile

ld.so: ld.S hello.c
	gcc -fPIC -shared -c ld.S
	ld -shared ld.o -o ld.so
	gcc hello.c -Wl,--dynamic-linker=$(PWD)/ld.so

• 当我们输入make指令并执行 ./a.out 时，我们看到，我们并没有输出Hello,而是输出了This is a loader. 这也就说明了我们的动态链接器确实换掉了，由于hello.c是动态链接的，所以内核会加载我们自己的动态链接器并执行。