在 gcc/ld 中创建一个默认为外部定义符号别名的函数答案

【问题标题】：Making a function that defaults to aliasing an externally defined symbol in gcc/ld在 gcc/ld 中创建一个默认为外部定义符号别名的函数
【发布时间】：2020-09-24 23:09:23
【问题描述】：

我有一个只有标头的库，目前正在调用 malloc 和 free

这个头文件包含在许多不同的静态库中，用于构建不同配置的程序。

我希望能够在链接时将这些调用替换为对另一个分配器的调用——基于该分配器库是否包含在链接步骤中，而不影响对malloc 和free 的其他调用。

我的想法是让库调用 customizable_malloc 和 customizable_free 并让这些符号“默认”解析为 malloc 和 free - 然后分配器库可以为 customizable_malloc 和customizable_free

但是，我搞砸了 weak/alias/weakref 属性，我似乎无法让任何工作。有没有办法做到这一点？

注意：我知道我可以创建一个额外的间接层：customizable_malloc 可能是调用 malloc 的函数的弱别名。但这增加了一个似乎不必要的间接级别。

理想情况下，这是我希望链接器在遇到可定制的_malloc 调用时采取的步骤：

检查 Customized_malloc 的定义是否存在
如果有，请调用它
如果不是，则将调用视为对常规 malloc 的调用。

澄清说明：在单一目标场景中，这可以通过#define 完成。该库可以创建默认为malloc 和free 的宏customizable_malloc 和customizable_free。但是，这在这种情况下不起作用，因为在不知道是否存在覆盖的情况下将内容构建到静态库中。

【问题讨论】：

in the link step 只需与您自己的malloc 实现链接即可。但还有更多，请阅读overwriting malloc from glibc。
@KamilCuk 问题是我不想全局覆盖 malloc 和 free - 我想专门改变这个库的行为。（其中的原因真的不值得探讨）。
然后你必须重命名它们，例如customizable_*。那么奇怪的是你不能让它与弱符号一起工作（很可能你遇到了在解析弱符号时静态库的顺序很重要的情况，对-Wl,--whole-archive感兴趣）。然后请提供minimal reproducible example。一个真正简单的方法是使用静态函数指针。

标签： c gcc ld elf

【解决方案1】：

额外的间接级别是唯一的方法。 ELF（和其他现实世界的二进制格式）符号定义语法（包括弱符号）不提供任何方式来提供从其他地方引用外部定义的定义。

只需执行您正在考虑的包装方法即可。它简单、干净，并且相对于malloc/free 的成本而言，它不会对性能产生任何重大影响。

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以使用 GNU-ld --defsym 选项实现预期的结果。

例子：

#include <malloc.h>
#include <stdio.h>

void *custom_malloc(size_t sz);

int main()
{
  void *p = custom_malloc(1);
  void *q = malloc(42);  // important: malloc needs to be referenced somewhere
  printf("p = %p, q = %p\n", p, q);
  return 0;
}

使用gcc -c t.c 编译它（自然）将无法链接到未解析的custom_malloc 引用（如果未使用提供custom_malloc 的库）：

$ gcc t.o 
/usr/bin/ld: t.o: in function `main':
t.c:(.text+0xe): undefined reference to `custom_malloc'
collect2: error: ld returned 1 exit status

添加--defsym=custom_malloc=malloc 解决了这个问题：

$ gcc t.o -Wl,--defsym=custom_malloc=malloc && ./a.out
p = 0x558ca4dc22a0, q = 0x558ca4dc22c0

附：如果malloc 没有链接到程序中（即如果我注释掉// important 行），那么--defsym 会失败：

$ gcc t.c -Wl,--defsym=custom_malloc=malloc && ./a.ou
/usr/bin/ld:--defsym:1: unresolvable symbol `malloc' referenced in expression
...

但这（我相信）与您的场景不太相关。

P.P.S.正如 R 正确指出的那样，“额外的间接级别”可能是单个无条件的 JMP malloc 指令，并且这种间接的开销不太可能是可测量的。

【讨论】：