【问题标题】:What exactly does `-rdynamic` do and when exactly is it needed?`-rdynamic` 究竟做了什么,什么时候需要它?
【发布时间】:2016-08-10 02:13:34
【问题描述】:

-rdynamic(或链接器级别的--export-dynamic)究竟做了什么,它与-fvisibility* 标志或可见性pragmas 和__attribute__s 定义的符号可见性有何关系?

对于--export-dynamicld(1) 提及:

... 如果您使用“dlopen”加载需要返回的动态对象 到程序定义的符号,而不是其他一些动态的 对象,那么您可能需要 在链接程序本身时使用此选项。 ...

我不确定我是否完全理解这一点。您能否提供一个没有-rdynamic 的示例,但可以使用它?

编辑: 我实际上尝试编译了几个虚拟库(单个文件、多文件、各种 -O 级别、一些函数间调用、一些隐藏符号、一些可见),有和没有 -rdynamic,到目前为止我一直获得 byte-identical 输出(当然,在保持所有其他标志不变的情况下),这非常令人费解。

【问题讨论】:

    标签: c gcc shared-libraries elf dynamic-loading


    【解决方案1】:

    这里有一个简单的示例项目来说明-rdynamic的使用。

    bar.c

    extern void foo(void);
    
    void bar(void)
    {
        foo();
    }
    

    ma​​in.c

    #include <dlfcn.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    void foo(void)
    {
        puts("Hello world");
    }
    
    int main(void)
    {
        void * dlh = dlopen("./libbar.so", RTLD_NOW);
        if (!dlh) {
            fprintf(stderr, "%s\n", dlerror());
            exit(EXIT_FAILURE); 
        }
        void (*bar)(void) = dlsym(dlh,"bar");
        if (!bar) {
            fprintf(stderr, "%s\n", dlerror());
            exit(EXIT_FAILURE); 
        }
        bar();
        return 0;
    }
    

    生成文件

    .PHONY: all clean test
    
    LDEXTRAFLAGS ?=
    
    all: prog
    
    bar.o: bar.c
        gcc -c -Wall -fpic -o $@ $<
    
    libbar.so: bar.o
        gcc -shared -o $@ $<
    
    main.o: main.c
        gcc -c -Wall -o $@ $<
    
    prog: main.o | libbar.so
        gcc $(LDEXTRAFLAGS) -o $@ $< -L. -lbar -ldl
    
    clean:
        rm -f *.o *.so prog
    
    test: prog
        ./$<
    

    这里,bar.c 变成共享库 libbar.somain.c 变成 dlopens libbar 并从该库调用 bar() 的程序。 bar() 调用foo(),它在bar.c 中是外部的,在main.c 中定义。

    所以,没有-rdynamic

    $ make test
    gcc -c -Wall -o main.o main.c
    gcc -c -Wall -fpic -o bar.o bar.c
    gcc -shared -o libbar.so bar.o
    gcc  -o prog main.o -L. -lbar -ldl
    ./prog
    ./libbar.so: undefined symbol: foo
    Makefile:23: recipe for target 'test' failed
    

    还有-rdynamic:

    $ make clean
    rm -f *.o *.so prog
    $ make test LDEXTRAFLAGS=-rdynamic
    gcc -c -Wall -o main.o main.c
    gcc -c -Wall -fpic -o bar.o bar.c
    gcc -shared -o libbar.so bar.o
    gcc -rdynamic -o prog main.o -L. -lbar -ldl
    ./prog
    Hello world
    

    【讨论】:

    • 您的示例清楚地说明了联机帮助页的含义。非常感谢!
    • 我想知道为什么 rdynamic 在可执行文件而不是共享对象上。根据这个答案:stackoverflow.com/questions/50418941/…,这个答案的简明总结是:默认情况下,符号仅从共享库中导出。 -rdynamic 告诉链接器对可执行文件做同样的事情。
    • 除了使用-rdynamic,还要检查你的构建系统没有添加-fvisibility=hidden选项! (因为它会完全丢弃-rdynamic的效果)
    • 很好的例子,但在 prog 编译期间-L. -lbar 不是必需的,是吗?它们仅对静态库链接是必需的。动态库由 LD_LIBRARY_PATH 找到。
    • 我同意@ChanKim。 -L. -lbar 不是必需的,因为我们是手动 dlopen 库。它也应该可以正常工作,而无需修改 LD_LIBRARY_PATH,因为我们使用路径("./libbar.so" 而不是 "libbar.so")打开库,所以可以单独或原样保留 LD_LIBRARY_PATH
    【解决方案2】:

    我使用 rdynamic 使用 Glibc 的 backtrace()/backtrace_symbols() 打印回溯。

    没有-rdynamic,就无法获取函数名。

    要了解有关backtrace() 的更多信息,请阅读here

    【讨论】:

    • 更好的解决方案是使用可以访问调试信息的普通展开器。
    • @yugr 你能提供一些你所指的参考吗?
    • @f3xy 参见例如this Flameeyes 发布了向动态符号表添加额外符号的缺点。专用的展开器,如 libbacktrace 或 libunwind 可以通过使用程序的调试信息来符号化堆栈而无需开销。
    • @yugr 调试信息为可执行文件增加了更多的体积(想想带有小闪存分区的嵌入式系统),如果您要发布专有软件,可能不合适。 -rdynamic 已经添加了许多有助于对二进制文件进行逆向工程的信息。 -rdynamic 是一个不错的技巧:二进制文件仍然可以被剥离,但它会尊重这些符号,因为它们是动态的。
    • @Kaz "调试信息为可执行文件增加了更多的体积" - 基于 debuginfo 的展开器只需要 -gline-tables-only,它比完整的 -g debuginfo 小得多。 “带有小闪存分区的嵌入式系统” - 这种系统通常只打印地址(然后在主机上进行符号化)。 “如果您要发布专有软件,可能不合适” - 我不推荐任何专有软件在发布版本中打印符号化回溯,无论是使用 debuginfo 还是 -rdynamic
    【解决方案3】:

    -rdynamic 导出可执行文件的符号,这主要解决了 Mike Kinghan 的回答中描述的场景,但它也有帮助,例如Glibc 的backtrace_symbols() 表示回溯。

    这里是一个小实验(测试程序抄自here

    #include <execinfo.h>                                                                                                                                                                                                                                                           
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    /* Obtain a backtrace and print it to stdout. */
    void
    print_trace (void)
    {
      void *array[10];
      size_t size;
      char **strings;
      size_t i;
    
      size = backtrace (array, 10);
      strings = backtrace_symbols (array, size);
    
      printf ("Obtained %zd stack frames.\n", size);
    
      for (i = 0; i < size; i++)
         printf ("%s\n", strings[i]);
    
      free (strings);
    }
    
    /* A dummy function to make the backtrace more interesting. */
    void
    dummy_function (void)
    {
      print_trace (); 
    }
    
    int
    main (void)
    {
      dummy_function (); 
      return 0;
    }
    

    编译程序:gcc main.c并运行它,输出:

    Obtained 5 stack frames.
    ./a.out() [0x4006ca]
    ./a.out() [0x400761]
    ./a.out() [0x40076d]
    /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf0) [0x7f026597f830]
    ./a.out() [0x4005f9]
    

    现在,用-rdynamic 编译,即gcc -rdynamic main.c,然后再次运行:

    Obtained 5 stack frames.
    ./a.out(print_trace+0x28) [0x40094a]
    ./a.out(dummy_function+0x9) [0x4009e1]
    ./a.out(main+0x9) [0x4009ed]
    /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf0) [0x7f85b23f2830]
    ./a.out(_start+0x29) [0x400879]
    

    如您所见,我们现在得到了正确的堆栈跟踪!

    现在,如果我们调查 ELF 的符号表条目 (readelf --dyn-syms a.out):

    没有-rdynamic

    Symbol table '.dynsym' contains 9 entries:
       Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
         0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
         1: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND free@GLIBC_2.2.5 (2)
         2: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND puts@GLIBC_2.2.5 (2)
         3: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND backtrace_symbols@GLIBC_2.2.5 (2)
         4: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND backtrace@GLIBC_2.2.5 (2)
         5: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __stack_chk_fail@GLIBC_2.4 (3)
         6: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND printf@GLIBC_2.2.5 (2)
         7: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)
         8: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__
    

    有了-rdynamic,我们有更多的符号,包括可执行文件的:

    Symbol table '.dynsym' contains 25 entries:
       Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
         0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
         1: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND free@GLIBC_2.2.5 (2)
         2: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_deregisterTMCloneTab
         3: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND puts@GLIBC_2.2.5 (2)
         4: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND backtrace_symbols@GLIBC_2.2.5 (2)
         5: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND backtrace@GLIBC_2.2.5 (2)
         6: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __stack_chk_fail@GLIBC_2.4 (3)
         7: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND printf@GLIBC_2.2.5 (2)
         8: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)
         9: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__
        10: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_registerTMCloneTable
        11: 0000000000601060     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   24 _edata
        12: 0000000000601050     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   24 __data_start
        13: 0000000000601068     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   25 _end
        14: 00000000004009d8    12 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 dummy_function
        15: 0000000000601050     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT   24 data_start
        16: 0000000000400a80     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   16 _IO_stdin_used
        17: 0000000000400a00   101 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 __libc_csu_init
        18: 0000000000400850    42 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 _start
        19: 0000000000601060     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   25 __bss_start
        20: 00000000004009e4    16 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 main
        21: 00000000004007a0     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 _init
        22: 0000000000400a70     2 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 __libc_csu_fini
        23: 0000000000400a74     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   15 _fini
        24: 0000000000400922   182 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 print_trace
    

    希望对你有帮助!

    【讨论】:

      【解决方案4】:

      来自Linux 编程接口

      42.1.6

      在主程序中访问符号

      假设我们使用dlopen()动态加载一个共享库, 使用dlsym() 从中获取函数x() 的地址 库,然后调用x()。如果x()又调用了一个函数y(), 那么y() 通常会在其中一个共享库中找到 由程序加载。

      有时,最好让x() 调用一个 在主程序中实现y()。 (这类似于 回调机制。)为了做到这一点,我们必须使 主程序中的(全局范围)符号可用于动态 链接器,通过使用 --export-dynamic 链接器链接程序 选项:

      $ gcc -Wl,--export-dynamic main.c(加上更多选项和 论据)

      等价的,我们可以这样写:

      $ gcc -export-dynamic main.c

      使用这些选项中的任何一个都允许动态加载的库 在主程序中访问全局符号。

      gcc -rdynamic 选项和gcc -Wl,-E 选项更进一步

      -Wl,--export-dynamic 的同义词。

      我猜这仅适用于动态加载的共享库,以dlopen() 打开。如果我错了,请纠正我。

      【讨论】:

      • 它也适用于自动加载的所需动态库,无需使用 dlopen。在我的例子中,我创建了声明 extern 符号的动态库,该符号在依赖于该库的可执行文件中定义。如果我使用 rdynamic 构建可执行文件,则该符号对我使用的动态库可见。请注意,使用 rdynamic 有一个巨大的缺点 - 它也会导出其他所有内容。确保使用版本脚本,以便只导出所需的符号。否则性能会受到影响(包括符号数量和更糟糕的优化)。
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