共享库
一、编译、链接、运行
/* stack.c */ char stack[512]; int top = -1;
/* push.c */
extern char stack[512];
extern int top;
void push(char c)
{
stack[++top] = c;
}
/* pop.c */
extern char stack[512];
extern int top;
char pop(void)
{
return stack[top--];
}
/* is_empty.c */
extern int top;
int is_empty(void)
{
return top == -1;
}
/* stack.h */ #ifndef STACK_H #define STACK_H extern void push(char); extern char pop(void); extern int is_empty(void); #endif
/* main.c */
#include <stdio.h>
#include "stack.h"
int main(void)
{
push('a');
return 0;
}
目录结构为:
|–main.c
|–stack
|–is_empty.c
|–pop.c
|–push.c
|–stack.c
|–stack.h
组成共享库的目标文件和一般的目标文件有所不同，在编译时要加-fPIC选项，例：
$ gcc -c -g stack/stack.c stack/push.c stack/pop.c stack/is_empty.c
【实际以上命令在运行时并没有生成共享库，详见《链接(extern、static关键词\头文件\静态库\共享库)》】
-fPIC生成的目标文件和一般的目标文件有什么不同呢？下面就来分析这个问题。
一般的目标文件称为Relocatable，在链接时可以把目标文件中各段的地址做重定位，重定位需要修改指令。我们先不加-fPIC选项生成目标文件:
$ gcc -c -g stack/stack.c stack/push.c stack/pop.c stack/is_empty.c
反汇编查看push.o：
指令中凡是用到stack和top的地址都用0x0表示，准备在重定位时修改，再看readelf输出的.rel.text段的信息：
标出了指令中有四处需要在重定位时修改。下面编译链接成可执行文件之后再做反汇编分析：
原来指令中的0x0被修改成了0x804a010和0x804a040，这样做了重定位之后，各段的加载地址就定死了，因为在指令中使用了绝对地址。
现在看用-fPIC编译生成的目标文件有什么不同：
指令中用到的stack和top的地址不再以0x0表示，而是以0x0(%ebx表示)，但其中还留有0x0准备做进一步修改。再看readelf输出的.rel.text段：
（以下为实验结果：
）
top和stack对应的记录类型不再是R_386_32了，而是R_386_GOT32，有什么区别呢？我们先编译生成共享库再做反汇编分析：
和先前的结果不同，指令中的0x0(%ebx)被修改成-0xc(%ebx)和-0x8(%ebx)，而不是修改成绝对地址，所以共享库各段的加载地址并没有定死，可以加载到任意位置，因为指令中没有使用绝对地址，因此称为位置无关代码。另外，注意这几条指令：
和先前的指令对比一下：
可以发现，-0xc(%ebx)这个地址并不是变量top的地址，这个地址的内存单元中又保存了另外一个地址，这另外一个地址才是变量top的地址，所以mov -0xc(%ebx), %eax是把变量top的地址传给eax，而mov (%eax), %eax才是从top的地址中取出top的值传给eax。lea 0x1(%eax), %edx是把top的值加1存到edx中，如下图所示：
top和stack的绝对地址保存在一个地址表中，而指令通过地址表做间接寻址，因此避免了将绝对地址写死在指令中，这也是一种避免硬编码的策略。
二、动态链接的过程
现在研究一下在main.c中调用共享库的函数push是如何实现的。首先反汇编看一下main的指令:
和静链接库不同，push函数并没有链接到可执行文件。而且call 80483d8<push@plt>这条指令调用的也不是push函数的地址。共享库是位置无关代码，在运行时可以加载到任意地址，其加载地址只有在动态链接时才能确定，所以在main函数中不可能直接通过绝对地址调用push函数，也是通过间接寻址来找push函数的。我们用gdb跟踪一下：
跳转到.plt段中，现在将要执行一条jmp *0x804a008指令，我们看看0x804a008这个地址里存的是什么：
原来就是下一条指令push $0x10的地址，继续跟踪下去:
最终进入了动态链接器/lib/ld-linux.so.2，在其中完成动态链接的过程并调用push函数，更深入就不再深究了【原文没有深究...】直接用finish命令返回到main函数：
这时再看看0x804a008这个地址里存的是什么：
动态链接器已经把push函数的地址存在这里了，所以下次再调用push函数就可以直接从jmp *0x804a008指令跳转到它的地址，而不必再进入/lib/ld-linux.so.2做动态链接了。
