Linux动态链接之GOT与PLT

我们知道函数名就是一个内存地址,这个地址指向函数的入口。调用函数就是压入参数,保存返回地址,然后跳转到函数名指向的代码。问题是,如果函数在共享库中,共享库加载的地址本身就不确定,函数地址也就不确定了,那如何调用共享库中的函数呢?这就是本文要回答的。

我们先来看一小段代码(test.c):

#include <stdio.h>

void hello_world(void)
{
printf("Hello world!\n");

return;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
hello_world();

return 0;
}

编译并反汇编:

gcc -g test.c -o test
objdump -S test

 

void hello_world(void)
{
80483b4: 55 push %ebp
80483b5: 89 e5 mov %esp,%ebp
80483b7: 83 ec 08 sub $0x8,%esp
printf("Hello world!\n");
80483ba: c7 04 24 b4 84 04 08 movl $0x80484b4,(%esp)
80483c1: e8 2a ff ff ff call 80482f0 <puts@plt>

return;
}
80483c6: c9 leave
80483c7: c3 ret

080483c8 <main>:

int main(int argc, char* argv[])
{
80483c8: 8d 4c 24 04 lea 0x4(%esp),%ecx
80483cc: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp
80483cf: ff 71 fc pushl -0x4(%ecx)
80483d2: 55 push %ebp
80483d3: 89 e5 mov %esp,%ebp
80483d5: 51 push %ecx
80483d6: 83 ec 04 sub $0x4,%esp
hello_world();
80483d9: e8 d6 ff ff ff call 80483b4 <hello_world>

return 0;
80483de: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
}

 

调用hello_world时,汇编代码对应于call   80483b4 <hello_world>,这是个绝对地址。hello_world是在可执行文件中,可执行文件是加载到一个固定地址的,因此hello_world的地址是确定的。

调用printf时,汇编代码对应于call   80482f0 <puts@plt>,这是个绝对地址。但函数名却是puts@plt,这是怎么回事呢?puts@plt显然是编译器加的一个中间函数,我们看一下这个函数对应的汇编代码:

080482f0 <puts@plt>:
80482f0: ff 25 2c 96 04 08 jmp *0x804962c
80482f6: 68 10 00 00 00 push $0x10
80482fb: e9 c0 ff ff ff jmp <_init+0x30>

现在我们用调试器分析一下:

gdb test

(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0×80483d9: file test.c, line 12.
(gdb) r
Starting program: /root/test/plt/test

Breakpoint 1, main () at test.c:12 12 hello_world();

puts@plt先跳到*0×804962c,我们看看*0×804962c里有什么?
(gdb) x 0×804962c 0×804962c <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+20>:   0×080482f6

*0×804962c等于0×080482f6,这正是puts@plt中的第二行汇编代码的地址。也就是说puts@plt整个函数会顺序执行,直到跳转到0×80482c0.

再来看看0×80482c0处有什么,通过汇编可以看到:
ff 25 20 96 04 08 jmp    *0×8049620

又跳到了*0×8049620,转的弯真多,没关系,我们再看*0×8049620
(gdb) x 0×8049620 0×8049620 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+8>:    0×009ce4c0
(gdb) x /wa 0×009ce4c0 0×9ce4c0 <_dl_runtime_resolve>: 0×8b525150

原来转来转去就是为了调用函数_dl_runtime_resolve, _dl_runtime_resolve的功能就是找到要调用函数(puts)的地址。

为什么不直接调用_dl_runtime_resolve,而要转这么多圈子呢?

先执行完这个函数hello_world:
(gdb) n

再回头来看看puts@plt的第一行代码:

80482f0:   ff 25 2c 96 04 08 jmp    *0×804962c

(gdb) x 0×804962c 0×804962c <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+20>:   0xa39a60 <puts>
对比前面的:
(gdb) x 0×804962c 0×804962c <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+20>:   0×080482f6

也就是说第一次执行时,通过_dl_runtime_resolve解析到函数地址,并保存puts的地址到0×804962c里,以后执行时就直接调用了。

 

转自:http://apps.hi.baidu.com/share/detail/24654313

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         /*如果是第一次的函数调用,它所走的路线就是我在上图中用红线标出的,而要是在第二次以后调用,那就是蓝线所标明的。*/

 

最后我们讨论ELF文件的动态连接机制。每一个外部定义的符号在全局偏移表 (Global Offset Table GOT)中有相应的条目,如果符号是函数则在过程连接表(Procedure Linkage Table PLT)中也有相应的条目,且一个PLT条目对应一个GOT条目。对外部定义函数解析可能是整个ELF文件规范中最复杂的,下面是函数符号解析过程的一个 描述。

1:代码中调用外部函数func,语句形式为call 0xaabbccdd,地址0xaabbccdd实际上就是符号func在PLT表中对应的条目地址(假设地址为标号.PLT2)。

2:PLT表的形式如下


.PLT0: pushl          4(%ebx)           /* GOT表的地址保存在寄存器ebx中 */
jmp            *8(%ebx)
nop; nop
nop; nop
.PLT1: jmp            *name1@GOT(%ebx)
pushl          $offset
jmp            .PLT0@PC
.PLT2: jmp            *func@GOT(%ebx)
pushl          $offset
jmp            .PLT0@PC

3:查看标号.PLT2的语句,实际上是跳转到符号func在GOT表中对应的条目。

4:在符号没有重定位前,GOT表中此符号对应的地址为标号.PLT2的下一条语句,即是pushl $offset,其中$offset是符号func的重定位偏移量。注意到这是一个二次跳转。

5:在符号func的重定位偏移量压栈后,控制跳到PLT表的第一条目(.PLT0),把GOT[1]的内容(放置了用来标识特定库的代码)压栈,并跳转到GOT[2]对应的地址。

6:GOT[2]对应的实际上是动态符号解析函数的代码,在对符号func的地址解析后,会把func在内存中的地址设置到GOT表中此符号对应的条目中。

7:当第二次调用此符号时,GOT表中对应的条目已经包含了此符号的地址,就可直接调用而不需要利用PLT表进行跳转。

动态连接是比较复杂的,但为了获得灵活性的代价通常就是复杂性。其最终目的是把GOT表中条目的值修改为符号的真实地址,这也可解释节.got包含在可读可写段中。

转自:http://hi.baidu.com/j_fo/blog/item/4c27d2a2dbd495aecbefd0d1.html

 

posted @ 2011-12-10 11:29  落崖惊风  阅读(17927)  评论(1编辑  收藏