7.13.3 运行时打桩

编译时打桩需要能够访问程序的源代码，链接时打桩需要能够访问程序的可重定位对象文件。不过，有一种机制能够在运行时打桩，它只需要能够访问可执行目标文件。这个很厉害的机制基于动态链接器的 LD_PRELOAD 环境变量。

如果 LD_PRELOAD 环境变量被设置为一个共享库路径名的列表（以空格或分号分隔），那么当你加载和执行一个程序，需要解析未定义的引用时，动态链接器（LD-LINUX.SO）会先搜索 LD_PRELOAD 库，然后才搜索任何其他的库。有了这个机制，当你加载和执行任意可执行文件时，可以对任何共享库中的任何函数打桩，包括 libc.so。

图 7-22 展示了 malloc 和 free 的包装函数。每个包装函数中，对 dlsym 的调用返回指向目标 libc 函数的指针。然后包装函数调用目标函数，打印追踪记录，再返回。

下面是如何构建包含这些包装函数的共享库的方法：

linux> gcc -DRUNTIME -shared -fpic -o mymalloc.so mymalloc.c -ldl

这是如何编译主程序：

linux> gcc -o intr int.c

code/link/interpose/mymalloc.c

#ifdef RUNTIME
#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>

/* malloc wrapper function */
void *malloc(size_t size)
{
    void *(*mallocp)(size_t size);
    char *error;

    mallocp = dlsym(RTLD_NEXT, "malloc"); /* Get address of libc malloc */
    if ((error = dlerror()) != NULL) {
        fputs(error, stderr);
        exit(1);
    }
    char *ptr = mallocp(size); /* Call libc malloc */
    printf("malloc(%d) = %p\n", (int)size, ptr);
    return ptr;
}

/* free wrapper function */
void free(void *ptr)
{
    void (*freep)(void *) = NULL;
    char *error;

    if (!ptr)
        return;

    freep = dlsym(RTLD_NEXT, "free"); /* Get address of libc free */
    if ((error = dlerror()) != NULL) {
        fputs(error, stderr);
        exit(1);
    }
    freep(ptr); /* Call libc free */
    printf("free(%p)\n", ptr);
}
#endif

图 7-22 用 LD_PRELOAD 进行运行时打桩

下面是如何从 bash shell 中运行这个程序的：

linux> LD_PRELOAD="./mymalloc.so" ./intr
malloc(32) = 0x1bf7010
free(0x1bf7010)

如果你不知道运行的 shell 是哪一种，在命令行上输入 printenv SHELL。

下面是如何在 csh 或 tcsh 中运行这个程序：

linux> (setenv LD_PRELOAD "./mymalloc.so"; ./intr; unsetenv LD_PRELOAD)
malloc(32) = 0x2157010
free(0x2157010)

请注意，你可以用 LD_PRELOAD 对任何可执行程序的库函数调用打桩！

linux> LD_PRELOAD="./mymalloc.so" /usr/bin/uptime
malloc(568) = 0x21bb010
free(0x21bb010)
malloc(15) = 0x21bb010
malloc(568) = 0x21bb030
malloc(2255) = 0x21bb270
free(0x21bb030)
malloc(20) = 0x21bb030
malloc(20) = 0x21bb050
malloc(20) = 0x21bb070
malloc(20) = 0x21bb090
malloc(20) = 0x21bb0b0
malloc(384) = 0x21bb0d0
20:47:36 up 85 days, 6:04, 1 user, load average: 0.10, 0.04, 0.05