共享库函数调用原理

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

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

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

080483c8

:

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

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 ，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 ，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 :
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
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。