动态链接中的函数调用桩（stub）作用

动态链接中的函数调用桩（stub）作用

现象

我发现，编译得到的可执行程序，反汇编或看到的汇编代码，在函数调用中有一个"stub”，比如：

源文件：

void foo() {}

void bar() {
    foo();
}

生成的汇编代码的逻辑会类似：

bar:
	xxx
	jmp foo_stub ; stub for foo
	ret	

foo_stub: ; 生成的桩
	xxx
	jmp foo
	
foo: ; 真正的foo函数体
	xxx

这个桩是干啥的？

解释

你观察到的这种“stub”（桩函数）行为，通常出现在动态链接（dynamic linking）的上下文中，尤其是在使用 位置无关代码（Position Independent Code, PIC）或 延迟绑定（Lazy Binding）机制时。但在你的例子中，如果只是静态编译一个简单的 C 文件（没有外部依赖、没有动态库），一般不会生成 stub。

所以，出现 foo_stub 这种结构，很可能是因为以下几种情况之一：

1. 使用了动态链接 + PLT/GOT 机制（最常见）

在 Linux 等系统中，当你调用一个可能来自共享库（如 libc）的函数时，编译器会通过 PLT（Procedure Linkage Table） 来间接调用。即使 foo 是你本地定义的函数，如果你启用了某些链接选项（比如 -fPIC 或默认动态链接），链接器仍可能为它生成 PLT 条目（尤其在可执行文件支持 PIE 时）。

例如，在支持 PIE（Position Independent Executable） 的现代 Linux 发行版中，默认编译可能会启用 -fPIE -pie，此时即使是本地函数，也可能通过 PLT 调用以保持地址无关性。

典型的汇编看起来像：

bar:
    call foo@plt
    ret

foo@plt:        ; PLT stub
    jmp *foo@gotpcrel(%rip)
    push $index
    jmp .plt

foo:            ; 实际函数
    ...

这里的 foo@plt 就是你看到的 “stub”。

✅ 作用：

• 支持动态链接和地址无关代码；
• 允许在运行时解析符号地址（特别是对共享库函数）；
• 在首次调用时通过 GOT（Global Offset Table）跳转到真实地址，后续直接跳转。

2. 编译器/链接器优化或调试设置

某些编译器（如 MSVC）在调试模式下会为每个函数生成“thunk”或“trampoline”，用于支持热重载、增量链接或调试器 hook。但 GCC/Clang 在普通情况下不会对内部函数这样做。

3. 你实际链接了动态库，或 foo 被声明为弱符号/外部符号

如果你的 foo 被声明为 extern，或者在另一个编译单元中定义，而你又使用了动态链接，那么链接器可能保守地通过 PLT 调用它，以防它被共享库覆盖（symbol interposition）。

例如：

// file1.c
void bar() {
    foo(); // foo 可能在 file2.c 中定义
}

即使 foo 最终是本地符号，若未开启 LTO（Link Time Optimization）或未内联，链接器仍可能保留 PLT 调用。

如何验证？

你可以用以下命令检查是否涉及 PLT：

objdump -d your_program | grep -A5 "call.*foo"
readelf -r your_program | grep foo   # 查看重定位项

或者尝试静态链接并禁用 PIE：

gcc -fno-pie -no-pie -O2 test.c -o test
objdump -d test

这时你应该看到 bar 直接 call foo，没有 stub。

总结

你看到的 foo_stub 极大概率是 PLT 桩（Procedure Linkage Table stub），它的作用是：

在支持动态链接和地址无关代码的环境中，提供一个间接跳转层，使得函数地址可以在加载时或运行时解析，并支持共享库的符号替换和延迟绑定。

即使 foo 是本地函数，在 PIE 或潜在符号 interposition 的场景下，编译器/链接器也会保守地使用 PLT。

如果你不希望这种行为，可以：

• 使用 -fno-plt（GCC 选项，对已知定义的函数直接调用）
• 静态链接（-static）
• 禁用 PIE（-fno-pie -no-pie）

例如：

gcc -fno-plt -O2 test.c -o test

这样，对本地函数 foo 的调用就会变成直接 call foo，不再经过 stub。