靜態(tài)庫的缺點：

庫函數(shù)被包含在每一個運行的進程中，會造成主存的浪費。

目標(biāo)文件的size過大

每次更新一個模塊都需要重新編譯，更新困難，使用不方便。

動態(tài)庫： 是一個目標(biāo)文件，包含代碼和數(shù)據(jù)，它可以在程序運行時動態(tài)的加載并鏈接。修改動態(tài)庫不需要重新編譯目標(biāo)文件，只需要更新動態(tài)庫即可。動態(tài)庫還可以同時被多個進程使用。在linux下生成動態(tài)庫 gcc -c a.c? -fPIC -o a.o ? ? gcc -shared -fPIC a.o -o a.so. ? ? 這里的PIC含義就是生成位置無關(guān)代碼，動態(tài)庫允許動態(tài)裝入修改，這就必須要保證動態(tài)庫的代碼被裝入時，可執(zhí)行程序不依賴與動態(tài)庫被裝入的位置，即使動態(tài)庫的長度發(fā)生變化也不會影響調(diào)用它的程序。

動態(tài)鏈接器：

在加載可執(zhí)行文件時，加載器發(fā)現(xiàn)在可執(zhí)行文件的程序頭表中有.interp段，其中包含了動態(tài)連接器路徑ld-linux.so . 加載器加載動態(tài)鏈接器，動態(tài)鏈接器完成相應(yīng)的重定位工作后，再將控制權(quán)交給可執(zhí)行文件。

程序頭：Type Offset VirtAddr PhysAddrFileSiz MemSiz Flags AlignPHDR 0x0000000000000040 0x0000000000400040 0x00000000004000400x00000000000001f8 0x00000000000001f8 R E 8INTERP 0x0000000000000238 0x0000000000400238 0x00000000004002380x000000000000001c 0x000000000000001c R 1[正在請求程序解釋器：/lib64/ld-linux-x86-64.so.2]

位置無關(guān)代碼PIC：

其中動態(tài)庫用到的一個核心概念就是與代碼無關(guān)PIC。共享庫代碼位置可以是不確定的，即使代碼長度發(fā)生變化也不影響調(diào)用它的程序，動態(tài)鏈接器是不會把可執(zhí)行文件的代碼段數(shù)據(jù)段與動態(tài)鏈接庫合并的。那么這里牽涉到模塊內(nèi)與模塊間的引用和跳轉(zhuǎn)問題。

模塊內(nèi)的跳轉(zhuǎn)和引用：

目標(biāo)文件與靜態(tài)庫中模塊內(nèi)的跳轉(zhuǎn)大致相同。如下代碼：

//b.c
static int temp = 12344; extern int a; void add(int c) {a += c;temp += c; }

//a.c
int a = 1000;
void add(int c);
int main()
{
?? ?int c = 123;
?? ?add(c);
?? ?return 0;

}

我們將b.c編譯為動態(tài)庫，這里的temp就是模塊內(nèi)的引用，我們將動態(tài)庫反編譯可以看到

471 00000000000006a8 <add>: 472 6a8: 55 push %rbp 473 6a9: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp 474 6ac: 89 7d fc mov %edi,-0x4(%rbp) 475 6af: 48 8b 05 2a 09 20 00 mov 0x20092a(%rip),%rax # 200fe0 < _DYNAMIC+0x1d0> 476 6b6: 8b 10 mov (%rax),%edx 477 6b8: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax 478 6bb: 01 c2 add %eax,%edx 479 6bd: 48 8b 05 1c 09 20 00 mov 0x20091c(%rip),%rax # 200fe0 < _DYNAMIC+0x1d0> 480 6c4: 89 10 mov %edx,(%rax) 481 6c6: 8b 15 5c 09 20 00 mov 0x20095c(%rip),%edx # 201028 < temp> 482 6cc: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax 483 6cf: 01 d0 add %edx,%eax 484 6d1: 89 05 51 09 20 00 mov %eax,0x200951(%rip) # 201028 < temp>


785 0000000000201028 <temp>: ? ? ? ? ? ? #數(shù)據(jù)段temp
786?? 201028:?? 38 30?????????????????? cmp??? %dh,(%rax)

這里的mov 0x20095c(%rip),%edx ?取rip中下一條指令地址+0x20095c 的數(shù)據(jù)放到edx寄存器中，地址為0x201028 正是temp的地址。模塊內(nèi)的函數(shù)跳轉(zhuǎn)與此類似。

模塊間的跳轉(zhuǎn)和引用：

首先看一下全局變量的引用，看上例中b.so的反編譯 這里引用了一個全局變量a 它的定義在另一個模塊a.o 中

?

471 00000000000006a8 <add>: 472 6a8: 55 push %rbp 473 6a9: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp 474 6ac: 89 7d fc mov %edi,-0x4(%rbp) 475 6af: 48 8b 05 2a 09 20 00 mov 0x20092a(%rip),%rax # 200fe0 < _DYNAMIC+0x1d0> 476 6b6: 8b 10 mov (%rax),%edx 477 6b8: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax 478 6bb: 01 c2 add %eax,%edx 479 6bd: 48 8b 05 1c 09 20 00 mov 0x20091c(%rip),%rax # 200fe0 < _DYNAMIC+0x1d0> 764 Disassembly of section .got: 765 766 0000000000200fd0 <.got>: 767 ... 768 769 Disassembly of section .got.plt: 770 771 0000000000201000 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_>: 772 201000: 10 0e adc %cl,(%rsi) 773 201002: 20 00 and %al,(%rax)

?

這里的mov 取地址是一個got數(shù)組的某個地址。GOT 全局偏移表，在data段的開始處的一個指針數(shù)組，每一個指針可以指向一個全局變量， GOT與引用數(shù)據(jù)的指令之間的相對距離固定，編譯器為GOT每一項生成一個重定位項，加載時 動態(tài)鏈接器對GOT中的各項進行重定位，填入引用的地址。（32位 占4個字節(jié)? 64位 8個字節(jié)）

?

每一個引用全局?jǐn)?shù)據(jù)的目標(biāo)模塊都有一張自己的GOT，那么就需要一個額外的寄存器來保持GOT表目的地址。至于模塊間的函數(shù)調(diào)用和跳轉(zhuǎn)也可以使用此模塊，但是這種情況下過程調(diào)用都要求三條額外的指令，Linux這里就使用了叫做延遲綁定的技術(shù)，將過程調(diào)用的綁定推遲到第一次調(diào)用該過程。這種技術(shù)是通過倆個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的交互來實現(xiàn)，即GOT 和PLT 全局偏移表和過程鏈接表， 如果一個目標(biāo)模塊調(diào)用定義在共享庫中的任何函數(shù)，那么它就有自己的GOT和PLT，GOT是data節(jié)的一部分，PLT是text節(jié)的一部分<深入理解計算機系統(tǒng)>

上圖為 32 位linux。 從GOT[3]開始才是函數(shù)調(diào)用地址。我們將a.c b.so編譯鏈接為可執(zhí)行文件a， 反匯編a 觀察函數(shù)add的調(diào)用(無關(guān)代碼已省略)。（64位機器）

Disassembly of section .plt:0000000000400580 <add@plt-0x10>:400580: ff 35 82 0a 20 00 pushq 0x200a82(%rip) # 601008 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x8>400586: ff 25 84 0a 20 00 jmpq *0x200a84(%rip) # 601010 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x10>40058c: 0f 1f 40 00 nopl 0x0(%rax)0000000000400590 <add@plt>:400590: ff 25 82 0a 20 00 jmpq *0x200a82(%rip) # 601018 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x18> // ++++++++++++++++++++++400596: 68 00 00 00 00 pushq $0x040059b: e9 e0 ff ff ff jmpq 400580 <_init+0x20>00000000004005a0 <__libc_start_main@plt>:4005a0: ff 25 7a 0a 20 00 jmpq *0x200a7a(%rip) # 601020 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x20>4005a6: 68 01 00 00 00 pushq $0x14005ab: e9 d0 ff ff ff jmpq 400580 <_init+0x20>00000000004006b0 <main>:4006b0: 55 push %rbp4006b1: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp4006b4: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp4006b8: c7 45 fc 7b 00 00 00 movl $0x7b,-0x4(%rbp)4006bf: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax　　　　　　　　　　　　　　　　4006c2: 89 c7 mov %eax,%edi　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 4006c4: e8 c7 fe ff ff callq 400590 <add@plt> ? ? ? ? ? //call add--------------------------------4006c9: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax4006ce: c9 leaveq 4006cf: c3 retq Disassembly of section .got:0000000000600ff8 <.got>:...Disassembly of section .got.plt: #data段 ?無效反編譯代碼 0000000000601000 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_>:601000: GOT[0] ? GOT ? ?64位下每個條目8個字節(jié) ? 32位是4個字節(jié)601008: ? GOT[1] 鏈接器標(biāo)示信息
? 601010 ?GOT[2] ?動態(tài)連接器入口地址601017: 00 96 05 40 00 00 add %dl,0x4005(%rsi)60101d: 00 00 add %al,(%rax)60101f: 00 a6 05 40 00 00 add %ah,0x4005(%rsi)601025: 00 00 add %al,(%rax)601027: 00 b6 05 40 00 00 add %dh,0x4005(%rsi)60102d: 00 00 add %al,(%rax)...

我們可以看到main函數(shù)中跳轉(zhuǎn)call add 跳轉(zhuǎn)到了地址0x400590 處，執(zhí)行 jmpq *0x200a82(%rip) 指令 跳轉(zhuǎn)到 0x601018的地址 ，還是跳到GOT數(shù)組中的add位置。這個位置其實就是 jmpq *0x200a82(%rip)的下一條指令地址400596: 68 00 00 00 00 pushq $0x0。我們可以使用gdb看一下。

?

(gdb) disassemble main Dump of assembler code for function main:0x00000000004006b0 <+0>: push %rbp0x00000000004006b1 <+1>: mov %rsp,%rbp0x00000000004006b4 <+4>: sub $0x10,%rsp => 0x00000000004006b8 <+8>: movl $0x7b,-0x4(%rbp)0x00000000004006bf <+15>: mov -0x4(%rbp),%eax0x00000000004006c2 <+18>: mov %eax,%edi0x00000000004006c4 <+20>: callq 0x400590 <add@plt>0x00000000004006c9 <+25>: mov $0x0,%eax0x00000000004006ce <+30>: leaveq 0x00000000004006cf <+31>: retq End of assembler dump. (gdb) disassemble 0x400590 Dump of assembler code for function add@plt:0x0000000000400590 <+0>: jmpq *0x200a82(%rip) # 0x601018 <add@got.plt> 這個地址就是GOT數(shù)組中add對應(yīng)的那條0x0000000000400596 <+6>: pushq $0x00x000000000040059b <+11>: jmpq 0x400580 End of assembler dump. (gdb) x 0x601018 0x601018 <add@got.plt>: 0x00400596

?

?pushq $0x0 這條指令將add符號的ID壓入棧，然后 jmpq? 0x400580 它將會跳轉(zhuǎn)到PLT[0]接下來的指令就是：

?

0000000000400580 <add@plt-0x10>:400580: ff 35 82 0a 20 00 pushq 0x200a82(%rip) # 601008 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x8> ? 鏈接器標(biāo)示信息入棧 ?前面還有個ID400586: ff 25 84 0a 20 00 jmpq *0x200a84(%rip) # 601010 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x10> ?跳轉(zhuǎn)到鏈接器入口地址40058c: 0f 1f 40 00 nopl 0x0(%rax)

?

跳轉(zhuǎn)到動態(tài)連接器之后，鏈接器根據(jù)這兩個棧中的信息(其實就是重定位描述符地址和索引值)得到 add的實際地址， 在將地址放入GOT[3]中 通過gdb詳細(xì)看一下。

(gdb) n 6 add(c); ?運行 ?add之前 (gdb) x /32x 0x601010 0x601010: 0xf7df0210 0x00007fff 0x00400596 0x00000000 ?
這時GOT[3]add地址還不是add的實際地址 而是0000000000400590<add@plt>: jmp的目的地址0x00400596 0x601020 <__libc_start_main@got.plt>: 0xf7839a20 0x00007fff 0x004005b6 0x00000000 0x601030: 0x00000000 0x000003e8 0x00000000 0x00000000 0x601040: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x601050: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x601060: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x601070: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x601080: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000 (gdb) print add $2 = {<text variable, no debug info>} 0x7ffff7bd96a8 <add> ? add函數(shù)的地址 (gdb) n 7 return 0; (gdb) x /32x 0x601010 0x601010: 0xf7df0210 0x00007fff 0xf7bd96a8 0x00007fff ?
進入add GOT[3]中地址變?yōu)榱?add的實際地址 再之后的
0000000000400590 <add@plt>: jmpq *0x200a82(%rip) 就會直接跳到add的地址 開始執(zhí)行指令。

0x601020 <__libc_start_main@got.plt>: 0xf7839a20 0x00007fff 0x004005b6 0x00000000 0x601030: 0x00000000 0x00000463 0x00000000 0x00000000 0x601040: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x601050: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x601060: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x601070: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x601080: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000

這里可以看到被引用的函數(shù)調(diào)用之前 GOT中的地址并沒有被值為函數(shù)的實際地址。之后實際地址就被裝入，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)地址開始執(zhí)行，之后就可以直接跳轉(zhuǎn)運行了，只需要一個跳轉(zhuǎn)指令即可。

?

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/MaAce/p/7999795.html

總結(jié)

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