一、為什么需要動態鏈接庫
1、鏈接在生活中的應用
鏈接 其實有點像我們日常生活中的標准化、模塊化生產、我們有一個可以生產標准螺帽的生產線，就可以生產很多個不同的螺帽，
只有需要螺帽，我們就可以通過鏈接的方式、去復制一個出來，放到需要的點，大道汽車、小到信箱
2、靜態鏈接的缺點
但是、如我們有很多個程序都要通過裝載器裝載到內存的里面，那里面鏈接好的同樣的功能代碼，也需要再裝載一遍、再占一遍內存空間。
這就好比，假設每個人有騎自行車的需求，那我們給每個人生產一輛自行車帶在身邊，固然大家都有自行車用，但是馬路上肯定會特別擁擠
二、鏈接可以分動、靜、共享運行升內存
1、內存不夠用
2、鏈接過程
3、圖解動態鏈接過程
三、地址無關很重要，相對地址解煩惱
1、地址無關
2、地址相關
3、動態共享庫無法做到地址無關
四、PLT 和 GOT，動態鏈接的解決方案
1、示例代碼
1、首先lib.h定義了動態鏈接庫的一個函數show_me_the_money
[root@luoahong 10]# cat lib.h #ifndef LIB_H #define LIB_H void show_me_the_money(int money); #endif
2、lib.c包含了lib.h的實際實現
[root@luoahong 10]# cat lib.c
#include <stdio.h>
void show_me_the_money(int money)
{
printf("Show me USD %d from lib.c \n", money);
}
3、然后show_me_poor.c調用了lib里面的函數
[root@luoahong 10]# cat show_me_poor.c
#include "lib.h"
int main()
{
int money = 5;
show_me_the_money(money);
}
4、最后，我們把lib.c變異成一個動態鏈接庫，也就是.so文件
[root@luoahong 10]# gcc lib.c -fPIC -shared -o lib.so [root@luoahong 10]# gcc -o show_me_poor show_me_poor.c ./lib.so
你可以看到，在編譯的過程中，我們制定了一個-fPIC的參數。這個參數其實就是Position Independent Code 的意思，也就是我們要把這個編譯成一個地址無關代碼。
然后。我們再通過gcc編譯show_me_poor動態鏈接了lib.so的可執行文件，在這些操作走完成了之后，我們把show_me_poor這個文件通過objdump出來看一下
…… 0000000000400540 <show_me_the_money@plt-0x10>: 400540: ff 35 12 05 20 00 push QWORD PTR [rip+0x200512] # 600a58 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x8> 400546: ff 25 14 05 20 00 jmp QWORD PTR [rip+0x200514] # 600a60 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x10> 40054c: 0f 1f 40 00 nop DWORD PTR [rax+0x0] 0000000000400550 <show_me_the_money@plt>: 400550: ff 25 12 05 20 00 jmp QWORD PTR [rip+0x200512] # 600a68 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x18> 400556: 68 00 00 00 00 push 0x0 40055b: e9 e0 ff ff ff jmp 400540 <_init+0x28> …… 0000000000400676 <main>: 400676: 55 push rbp 400677: 48 89 e5 mov rbp,rsp 40067a: 48 83 ec 10 sub rsp,0x10 40067e: c7 45 fc 05 00 00 00 mov DWORD PTR [rbp-0x4],0x5 400685: 8b 45 fc mov eax,DWORD PTR [rbp-0x4] 400688: 89 c7 mov edi,eax 40068a: e8 c1 fe ff ff call 400550 <show_me_the_money@plt> 40068f: c9 leave 400690: c3 ret 400691: 66 2e 0f 1f 84 00 00 nop WORD PTR cs:[rax+rax*1+0x0] 400698: 00 00 00 40069b: 0f 1f 44 00 00 nop DWORD PTR [rax+rax*1+0x0] ……
完整代碼
[root@luoahong 10]# objdump -d -M intel -S show_me_poor show_me_poor: file format elf64-x86-64 Disassembly of section .init: 00000000004004a0 <_init>: 4004a0: 48 83 ec 08 sub rsp,0x8 4004a4: 48 8b 05 4d 0b 20 00 mov rax,QWORD PTR [rip+0x200b4d] # 600ff8 <__gmon_start__> 4004ab: 48 85 c0 test rax,rax 4004ae: 74 05 je 4004b5 <_init+0x15> 4004b0: e8 3b 00 00 00 call 4004f0 <.plt.got> 4004b5: 48 83 c4 08 add rsp,0x8 4004b9: c3 ret Disassembly of section .plt: 00000000004004c0 <.plt>: 4004c0: ff 35 42 0b 20 00 push QWORD PTR [rip+0x200b42] # 601008 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x8> 4004c6: ff 25 44 0b 20 00 jmp QWORD PTR [rip+0x200b44] # 601010 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x10> 4004cc: 0f 1f 40 00 nop DWORD PTR [rax+0x0] 00000000004004d0 <show_me_the_money@plt>: 4004d0: ff 25 42 0b 20 00 jmp QWORD PTR [rip+0x200b42] # 601018 <show_me_the_money> 4004d6: 68 00 00 00 00 push 0x0 4004db: e9 e0 ff ff ff jmp 4004c0 <.plt> 00000000004004e0 <__libc_start_main@plt>: 4004e0: ff 25 3a 0b 20 00 jmp QWORD PTR [rip+0x200b3a] # 601020 <__libc_start_main@GLIBC_2.2.5> 4004e6: 68 01 00 00 00 push 0x1 4004eb: e9 d0 ff ff ff jmp 4004c0 <.plt> Disassembly of section .plt.got: 00000000004004f0 <.plt.got>: 4004f0: ff 25 02 0b 20 00 jmp QWORD PTR [rip+0x200b02] # 600ff8 <__gmon_start__> 4004f6: 66 90 xchg ax,ax Disassembly of section .text: 0000000000400500 <_start>: 400500: 31 ed xor ebp,ebp 400502: 49 89 d1 mov r9,rdx 400505: 5e pop rsi 400506: 48 89 e2 mov rdx,rsp 400509: 48 83 e4 f0 and rsp,0xfffffffffffffff0 40050d: 50 push rax 40050e: 54 push rsp 40050f: 49 c7 c0 80 06 40 00 mov r8,0x400680 400516: 48 c7 c1 10 06 40 00 mov rcx,0x400610 40051d: 48 c7 c7 ed 05 40 00 mov rdi,0x4005ed 400524: e8 b7 ff ff ff call 4004e0 <__libc_start_main@plt> 400529: f4 hlt 40052a: 66 0f 1f 44 00 00 nop WORD PTR [rax+rax*1+0x0] 0000000000400530 <deregister_tm_clones>: 400530: b8 37 10 60 00 mov eax,0x601037 400535: 55 push rbp 400536: 48 2d 30 10 60 00 sub rax,0x601030 40053c: 48 83 f8 0e cmp rax,0xe 400540: 48 89 e5 mov rbp,rsp 400543: 77 02 ja 400547 <deregister_tm_clones+0x17> 400545: 5d pop rbp 400546: c3 ret 400547: b8 00 00 00 00 mov eax,0x0 40054c: 48 85 c0 test rax,rax 40054f: 74 f4 je 400545 <deregister_tm_clones+0x15> 400551: 5d pop rbp 400552: bf 30 10 60 00 mov edi,0x601030 400557: ff e0 jmp rax 400559: 0f 1f 80 00 00 00 00 nop DWORD PTR [rax+0x0] 0000000000400560 <register_tm_clones>: 400560: b8 30 10 60 00 mov eax,0x601030 400565: 55 push rbp 400566: 48 2d 30 10 60 00 sub rax,0x601030 40056c: 48 c1 f8 03 sar rax,0x3 400570: 48 89 e5 mov rbp,rsp 400573: 48 89 c2 mov rdx,rax 400576: 48 c1 ea 3f shr rdx,0x3f 40057a: 48 01 d0 add rax,rdx 40057d: 48 d1 f8 sar rax,1 400580: 75 02 jne 400584 <register_tm_clones+0x24> 400582: 5d pop rbp 400583: c3 ret 400584: ba 00 00 00 00 mov edx,0x0 400589: 48 85 d2 test rdx,rdx 40058c: 74 f4 je 400582 <register_tm_clones+0x22> 40058e: 5d pop rbp 40058f: 48 89 c6 mov rsi,rax 400592: bf 30 10 60 00 mov edi,0x601030 400597: ff e2 jmp rdx 400599: 0f 1f 80 00 00 00 00 nop DWORD PTR [rax+0x0] 00000000004005a0 <__do_global_dtors_aux>: 4005a0: 80 3d 85 0a 20 00 00 cmp BYTE PTR [rip+0x200a85],0x0 # 60102c <_edata> 4005a7: 75 11 jne 4005ba <__do_global_dtors_aux+0x1a> 4005a9: 55 push rbp 4005aa: 48 89 e5 mov rbp,rsp 4005ad: e8 7e ff ff ff call 400530 <deregister_tm_clones> 4005b2: 5d pop rbp 4005b3: c6 05 72 0a 20 00 01 mov BYTE PTR [rip+0x200a72],0x1 # 60102c <_edata> 4005ba: f3 c3 repz ret 4005bc: 0f 1f 40 00 nop DWORD PTR [rax+0x0] 00000000004005c0 <frame_dummy>: 4005c0: 48 83 3d 48 08 20 00 cmp QWORD PTR [rip+0x200848],0x0 # 600e10 <__JCR_END__> 4005c7: 00 4005c8: 74 1e je 4005e8 <frame_dummy+0x28> 4005ca: b8 00 00 00 00 mov eax,0x0 4005cf: 48 85 c0 test rax,rax 4005d2: 74 14 je 4005e8 <frame_dummy+0x28> 4005d4: 55 push rbp 4005d5: bf 10 0e 60 00 mov edi,0x600e10 4005da: 48 89 e5 mov rbp,rsp 4005dd: ff d0 call rax 4005df: 5d pop rbp 4005e0: e9 7b ff ff ff jmp 400560 <register_tm_clones> 4005e5: 0f 1f 00 nop DWORD PTR [rax] 4005e8: e9 73 ff ff ff jmp 400560 <register_tm_clones> 00000000004005ed <main>: 4005ed: 55 push rbp 4005ee: 48 89 e5 mov rbp,rsp 4005f1: 48 83 ec 10 sub rsp,0x10 4005f5: c7 45 fc 05 00 00 00 mov DWORD PTR [rbp-0x4],0x5 4005fc: 8b 45 fc mov eax,DWORD PTR [rbp-0x4] 4005ff: 89 c7 mov edi,eax 400601: e8 ca fe ff ff call 4004d0 <show_me_the_money@plt> 400606: c9 leave 400607: c3 ret 400608: 0f 1f 84 00 00 00 00 nop DWORD PTR [rax+rax*1+0x0] 40060f: 00 0000000000400610 <__libc_csu_init>: 400610: 41 57 push r15 400612: 41 89 ff mov r15d,edi 400615: 41 56 push r14 400617: 49 89 f6 mov r14,rsi 40061a: 41 55 push r13 40061c: 49 89 d5 mov r13,rdx 40061f: 41 54 push r12 400621: 4c 8d 25 d8 07 20 00 lea r12,[rip+0x2007d8] # 600e00 <__frame_dummy_init_array_entry> 400628: 55 push rbp 400629: 48 8d 2d d8 07 20 00 lea rbp,[rip+0x2007d8] # 600e08 <__init_array_end> 400630: 53 push rbx 400631: 4c 29 e5 sub rbp,r12 400634: 31 db xor ebx,ebx 400636: 48 c1 fd 03 sar rbp,0x3 40063a: 48 83 ec 08 sub rsp,0x8 40063e: e8 5d fe ff ff call 4004a0 <_init> 400643: 48 85 ed test rbp,rbp 400646: 74 1e je 400666 <__libc_csu_init+0x56> 400648: 0f 1f 84 00 00 00 00 nop DWORD PTR [rax+rax*1+0x0] 40064f: 00 400650: 4c 89 ea mov rdx,r13 400653: 4c 89 f6 mov rsi,r14 400656: 44 89 ff mov edi,r15d 400659: 41 ff 14 dc call QWORD PTR [r12+rbx*8] 40065d: 48 83 c3 01 add rbx,0x1 400661: 48 39 eb cmp rbx,rbp 400664: 75 ea jne 400650 <__libc_csu_init+0x40> 400666: 48 83 c4 08 add rsp,0x8 40066a: 5b pop rbx 40066b: 5d pop rbp 40066c: 41 5c pop r12 40066e: 41 5d pop r13 400670: 41 5e pop r14 400672: 41 5f pop r15 400674: c3 ret 400675: 90 nop 400676: 66 2e 0f 1f 84 00 00 nop WORD PTR cs:[rax+rax*1+0x0] 40067d: 00 00 00 0000000000400680 <__libc_csu_fini>: 400680: f3 c3 repz ret Disassembly of section .fini: 0000000000400684 <_fini>: 400684: 48 83 ec 08 sub rsp,0x8 400688: 48 83 c4 08 add rsp,0x8 40068c: c3 ret
我們只關心整個可執行文件中的一部分內容。你應該可以看到，在main函數調用show_me_the_money的函數的時候，對應的代碼是這樣的：
call 400550 <show_me_the_money@plt>
這里后面一個@plt的關鍵字，代表了我們需要從PLT，也就是程序鏈接表里面找要挑用的函數，對應的地址則是400550這個地址
那么當我們把目錄挪到上面的400550這個地址，你會看到里面進行了一次跳轉，這個跳轉指定國的跳轉地址，你可以在后面的注釋里可以看到
GLOBAL_OFFSET_TABLE+0x18。這里的GLOBAL_OFFSET_TABLE，就是我們接下來的要說的全局偏移表
400550: ff 25 12 05 20 00 jmp QWORD PTR [rip+0x200512] # 600a68 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x18>
五、GOT全局偏移表
在動態鏈接對應的共享庫，我們在共享庫的data section里面，保存了一張全局偏移表，雖然數據部分是各個動態鏈接它的應用程序里面各加載一份的。所有需要引用當前共享庫外部的地址的指令，
都會查詢GOT，來找到當前運行程序的虛擬內存里的對應位置。而GOT表里的數據，則是在我們加載一個個共享庫的時候寫進去的
不同的進程，調用同樣的lib.so各自里面指向最終加載的動態鏈接庫里面的虛擬內存地址是不同的
這樣，雖然不同的程序調用的同樣的動態庫，各自的內存地址是獨立的，挑用的有都是同一個動態庫，但是不需要去修改動態庫里面的代碼所使用的地址
而是各個程序各自維護好自己的GOT，能夠找到對應的動態庫就好了
1、GOT表位於共享庫自己的數據段里，GOT表在內存里和對應的代碼位置之間的偏移量，始終是確定的，這樣我們的共享庫是地址無關的代碼，
2、對應的各個程序只需要在物理內存里面加載同一份代碼，而我們又要通過這個可以執行程序在加載時，生成的各個不相同的GOT表，來找到它需要調用到的外部變量和函數的地址
這是一個典型的、不修改代碼、而是通過修改“地址數據“來進行關聯的辦法，它有點像我們在C語言里面用函數指針調用對應的函數，並不是通過預先已經確定好的函數名稱
來調用，而是利用當時它在內存里面的動態地址來調用
六、總結延伸
這一講、我們終於在靜態鏈接和程序裝載之后，利用動態鏈接把我們的內存利用到了極致。同樣功能的代碼生成共享庫，我們只要在內存里面保留一份就好了，
這樣我們不僅能夠做到代碼在開發階段的復用，也能做到代碼在運行階段的復用
實際上、在進行Linux下的程序開發的時候，我們一直會用到各種各樣的動態鏈接庫，C語言的標准庫在1MB以上。我們撰寫任何一個程序可能都需要用到這個庫，
常見的Linux服務器里，/usr/bin下面就有成千上外個可執行文件。如果每一個都把標准庫靜態鏈接進來的，幾GB乃至幾十GB的磁盤空間一下子就用出去了。
如果我們服務端的多進程應用要開上千個進程，幾GB的內存空間也會一下子就用甩出去了，這個問題在過去計算機的內存較少的時候更佳顯著
通過動態鏈接這個方式，可以說徹底解決這個問題，就像共享單車一樣，如果仔細經營，是一個很有社會價值的事情，但是如果粗暴地把它變成無限制地
復制生產，每個人造一輛，只會在系統內知道大量無用的垃圾
過去05-09折五講理，我們已經把程序怎么從源碼變成指令、數據、並裝載到內存里面，由CPU一條條執行下去的過程講完了，希望你有所收獲，對於一個程序，是怎么跑起來的，有了一個初步的認識