学了这么多年C语言，你真的知道全局变量，局部变量，静态变量，本地函数，外部函数是如何区分标识的吗？

其他 2020-04-20 15:06:47 阅读次数: 0

动态库内容分析

文章目录

1. 动态库编译

基本思路为：

  • 先编写两个C文件，其中各自实现几个函数，变量，然后将其分别编译为动态库；
  • 再编写一个实现main函数的C文件，分别调用上述第一步动态库中的函数；
  • 分析最后的可执行文件和动态库文件的符号表；

1.1 第一个C文件：basic.c

这个C文件只定义并实现了四个不同形参的函数、五个静态变量、一个全局变量。由于只关心符号表或者其他二进制内容，因此不具体实现特定功能。

/*************************************************************************
             > File Name: basic.c
             > Author: Toney Sun
             > Mail: [email protected]
       > Created Time: 2020年04月20日 星期一 09时50分51秒
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>

int basic_func=4;
static char *Author="Toney Sun";

void func1()
{
	int tmp_var;
	static char *Mail="[email protected]";
}
void func2(int x)
{
	static char *Mail="[email protected]";
}
int func3(char *a)
{
	static char *Mail="[email protected]";
}
char * func4(int x, int y)
{
	static char *Mail="[email protected]";
}

1.2第二个C文件：demo.c

​ 在demo.c中我定义一个结构体udphdr。然后分别定义了两个全局变量，实现了三个函数：func5, func6, fun7。

/*************************************************************************
             > File Name: demo.c
             > Author: Toney Sun
             > Mail: [email protected]
       > Created Time: 2020年04月19日 星期日 22时33分39秒
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>

struct udphdr{
	short dstport;
	short srcport;
	short checksum;
	short length;
};
enum Date{
	Monday,
	Tuesday,
	Wensday,
	Thursday,
	Friday,
	Saturday,
	Sunday,
};
struct udphdr udp1;

enum Date today = Monday;

int iphdr1=10;

extern void func1();
extern void func2(int x);
extern int func3(char *);
extern char * func4(int x, int y);

int fun5(int a)
{
	struct udphdr udp2;
	func1();
	printf("aaaaaaaaaaa\n");
}
    
int fun6(char *a)
{
	static struct udphdr udp1;
	func2(10);
	printf("aaaaaaaaaaa\n");
}
int fun7(int a, char *b)
{
	func3("test");
	printf("aaaaaaaaaaa\n");
}

1.3第三个C文件：main.c

​ main.c主要用来实现main函数，并调用其他C文件中实现的函数和全局变量。从而观察对比不同的函数、变量在符号表中的异同。

/*************************************************************************
             > File Name: main.c
             > Author: Toney Sun
             > Mail: [email protected]
       > Created Time: 2020年04月20日 星期一 09时44分38秒
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>
extern void func1();
extern int fun5(int a);   
extern int fun6(char *a);
extern int fun7(int a, char *b);

extern struct udphdr udp;
extern int iphdr;

int myAge=25;
char *mail="[email protected]";

int show()
{
	printf("Author: Toney Sun\n");
}

int main(int argc, char **argv)
{
	int a=10;
	int b=11;
	fun5(a);
	fun6("aaaaa");
	fun7(a, "Toney Sun");
	show();
	
	udp.srcport=4500;
	iphdr=10;
	return 0;
}

2.动态库编译

  • 使用gcc工具将basic.c编译为libbasic.so;

  • 使用gcc工具将demo.c编译为libdemo.so；

  • 使用gcc工具将main.c链接上述两个动态库后编译为a.out

    **注意：**我们不是为了执行该a.out， 而是想查看上述三个二进制文件的内容(符号表)。

toney@ubantu$ gcc -shared -fpic -o libdemo.so demo.c 
toney@ubantu$ gcc -shared -fpic -o libbasic.so basic.c 
toney@ubantu$ gcc main.c -L./ -ldemo -lbasic
toney@ubantu$ ls -l
total 35
-rwxrwxrwx 1 root root 8552 4月  20 10:18 a.out
-rwxrwxrwx 1 root root  454 4月  20 09:52 basic.c
-rwxrwxrwx 1 root root  763 4月  20 09:49 demo.c
-rwxrwxrwx 1 root root 8016 4月  20 09:43 demo.so
-rwxrwxrwx 1 root root 7528 4月  20 10:17 libbasic.so
-rwxrwxrwx 1 root root 8128 4月  20 10:17 libdemo.so
-rwxrwxrwx 1 root root  846 4月  20 10:18 main.c

链接怎么还有个顺序问题:(

toney@ubantu$ gcc main.c -L./ -lbasic -ldemo
.//libdemo.so: undefined reference to `func3'
.//libdemo.so: undefined reference to `func1'
.//libdemo.so: undefined reference to `func2'
collect2: error: ld returned 1 exit status
toney@ubantu$ gcc main.c -L./ -ldemo -lbasic
toney@ubantu$

3.二进制内容分析

3.1 libbasic.so分析

3.1.1 basic.c内容汇总
序号 函数或变量 性质
1 void func1() 自定义函数
2 void func2(int x) 自定义函数
3 int func3(char *a) 自定义函数
4 char * func4(int x, int y) 自定义函数
5 int basic_func; 自定义全局变量
6 static char *Author; 自定义全局静态变量
7 static char *Mail; func1内定义局部静态变量
8 static char *Mail; func2内定义局部静态变量
9 static char *Mail; func3内定义局部静态变量
10 static char *Mail; func4内定义局部静态变量
3.1.2 libbasic.so符号表
  • 使用nm工具查看符号表内容（当然也可以使用其他工具查看，例如objdump, readelf, ldd等）：
toney@ubantu$ nm libbasic.so 
0000000000201028 d Author		==================全局静态变量=================
0000000000201020 D basic_func	====================全局变量==================
0000000000201050 B __bss_start
0000000000201050 b completed.7698
                 w __cxa_finalize
00000000000005a0 t deregister_tm_clones
0000000000000630 t __do_global_dtors_aux
0000000000200e88 t __do_global_dtors_aux_fini_array_entry
0000000000201018 d __dso_handle
0000000000200e90 d _DYNAMIC
0000000000201050 D _edata
0000000000201058 B _end
00000000000006a4 T _fini
0000000000000670 t frame_dummy
0000000000200e80 t __frame_dummy_init_array_entry
00000000000007e8 r __FRAME_END__
000000000000067a T func1		===================实现函数===================
0000000000000681 T func2		===================实现函数===================
000000000000068b T func3		===================实现函数===================
0000000000000696 T func4		===================实现函数===================
0000000000201000 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
                 w __gmon_start__
00000000000006d0 r __GNU_EH_FRAME_HDR
0000000000000568 T _init
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
0000000000201030 d Mail.2252	================局部静态变量===================
0000000000201038 d Mail.2256	================局部静态变量===================
0000000000201040 d Mail.2260	================局部静态变量===================
0000000000201048 d Mail.2265	================局部静态变量===================
00000000000005e0 t register_tm_clones
0000000000201050 d __TMC_END__
  • 使用nm -Da 查看本动态库定义的内容信息
toney@ubantu$ nm -Da libbasic.so 
0000000000201020 D basic_func		----------------1----------------
0000000000201050 B __bss_start
                 w __cxa_finalize
0000000000201050 D _edata
0000000000201058 B _end
00000000000006a4 T _fini
000000000000067a T func1			----------------2----------------
0000000000000681 T func2			----------------3----------------
000000000000068b T func3			----------------4----------------
0000000000000696 T func4			----------------5----------------
                 w __gmon_start__
0000000000000568 T _init
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
3.1.3 小结
  • 本文件内定义的全局变量用‘D’来表示；
  • 本文件内定义的全局静态变量用‘d’来表示；
  • 本文件内实现的函数用‘T’来表示；
  • 不同函数内定义的静态变量在符号表中的符号有所差别，因此不会出现混淆的问题。
  • 从上述内容可以猜测：使用‘d’表示的变量不能被其他文件引用（上述‘d’标识的都是静态变量，这也比较合理）

3.2 libdemo.so分析

3.2.1 demo.c内容汇总
序号 函数或变量 性质
1 struct udphdr udp1; 自定义的全局结构体变量
2 static struct udphdr udp2; 自定义全局静态变量
3 struct udphdr udp2; 自定义局部变量
4 enum Date today 自定义全局枚举变量
5 int iphdr; 自定义全局变量
6 extern void func1(); 外部函数
7 extern void func2(int x); 外部函数
8 extern int func3(char *); 外部函数
9 extern char * func4(int x, int y); 外部函数
10 int fun5(int a) 自定义函数
11 int fun6(char *a) 自定义函数
12 int fun7(int a, char *b) 自定义函数
3.2.2 demo.so符号表

同样的，我们使用nm工具来查看动态库符号表信息：

toney@ubantu$ nm libdemo.so 
0000000000201044 B __bss_start
0000000000201048 b completed.7698
                 w __cxa_finalize@@GLIBC_2.2.5
00000000000006b0 t deregister_tm_clones
0000000000000740 t __do_global_dtors_aux
0000000000200e18 t __do_global_dtors_aux_fini_array_entry
0000000000201038 d __dso_handle
0000000000200e20 d _DYNAMIC
0000000000201044 D _edata
0000000000201068 B _end
0000000000000800 T _fini
0000000000000780 t frame_dummy
0000000000200e10 t __frame_dummy_init_array_entry
0000000000000908 r __FRAME_END__
000000000000078a T fun5							=============================
00000000000007ae T fun6							=============================
00000000000007d3 T fun7							=============================	
                 U func1						=============================
                 U func2						=============================
                 U func3						=============================
0000000000201000 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
                 w __gmon_start__
000000000000081c r __GNU_EH_FRAME_HDR
0000000000000638 T _init
0000000000201040 D iphdr1						=============================
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
                 U puts@@GLIBC_2.2.5
00000000000006f0 t register_tm_clones
0000000000201048 d __TMC_END__
0000000000201050 B today						=============================
0000000000201060 B udp1							=============================
0000000000201058 b udp1.2278					=============================
3.2.3 小结
  • 结构体变量(非基本型变量)使用‘B’或‘b’来标识。
    • 全局结构体变量使用‘B’标识
    • 局部静态结构体变量使用‘b’标识
    • 局部变量不会显示在符号表中
  • 本文件内使用的函数使用‘T’标识
  • 引用其他文件的函数使用‘U’标识

3.3 可执行文件a.out分析

3.3.1 main.c内容汇总
序号 函数或变量 性质
1 extern void func1(); 引用外部函数
2 extern int fun5(int a); 引用外部函数
3 extern int fun6(char *a); 引用外部函数
4 extern int fun7(int a, char *b); 引用外部函数
5 extern struct udphdr udp1; 引用外部结构体变量
6 extern int iphdr1; 引用外部基本类型变量
7 int myAge=25; 本地全局变量
8 char *mail=“[email protected]”; 本地全局静态变量
3.3.2 a.out符号表

同样使用nm工具进行查看：

toney@ubantu$ nm a.out 
0000000000201020 B __bss_start
0000000000201030 b completed.7698
                 w __cxa_finalize@@GLIBC_2.2.5
0000000000201000 D __data_start
0000000000201000 W data_start
00000000000007a0 t deregister_tm_clones
0000000000000830 t __do_global_dtors_aux
0000000000200d88 t __do_global_dtors_aux_fini_array_entry
0000000000201008 D __dso_handle
0000000000200d90 d _DYNAMIC
0000000000201020 D _edata
0000000000201038 B _end
0000000000000974 T _fini
0000000000000870 t frame_dummy
0000000000200d80 t __frame_dummy_init_array_entry
0000000000000b2c r __FRAME_END__
                 U fun5					============1==============
                 U fun6					============2==============
                 U fun7					============3==============
0000000000200fa0 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
                 w __gmon_start__
00000000000009c0 r __GNU_EH_FRAME_HDR
00000000000006f8 T _init
0000000000200d88 t __init_array_end
0000000000200d80 t __init_array_start
0000000000000980 R _IO_stdin_used
0000000000201020 B iphdr1				============4=============
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
0000000000000970 T __libc_csu_fini
0000000000000900 T __libc_csu_init
                 U __libc_start_main@@GLIBC_2.2.5
0000000000201018 d mail					============5==============
000000000000088d T main					============6==============
0000000000201010 D myAge				============7==============
                 U puts@@GLIBC_2.2.5
00000000000007e0 t register_tm_clones
000000000000087a T show					============8==============
0000000000000770 T _start
0000000000201020 D __TMC_END__
0000000000201028 B udp1					============9==============
3.3.3 小结
  • 引用的外部函数使用‘U’来标识
  • 全局变量使用‘D’来标识
  • 全局静态变量使用‘d’来标识
  • 引用的外部全局变量（简单类型和复杂类型）使用‘B’来标识

4.总结

对符号表中常见的变量、函数标识总结如下：

序号 标识 说明
1 T 自定义函数(本文件内)
2 t 尚未分析
3 D 自定义标准类型全局变量（如int, char, float等）
4 d 自定义标准类型静态变量（包括全局静态变量、局部静态变量）
5 B 自定义扩展类型全局变量（如结构体类型，枚举型等）、引用的外部全局变量
6 b 自定义静态扩展类型变量（包括全局静态、局部静态类型变量)
7 U 引用的外部函数
8 局部变量在符号表中是不存在的。
… … …
2603898260
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