libc.so 和 ld-linux.so 中的重复内存管理符号

Question

一些序言

似乎 malloc、calloc、realloc 和 free 都在ld-linux.soand 中复制了libc.so。据我了解，这是由动态加载器完成的，用于在加载ld-linux.so之前处理内存管理libc.so并使其内存管理功能可用。但是，我对那些重复的符号有一些疑问：

这是一个非常简单的 C 程序调用 malloc 并退出：

#include <stdlib.h>

int main()
{
  void *p = malloc(8);
  return 0;
}

我在 x86_64 linux 机器中用 gcc 编译它并用 gdb 进行一些调试：

$ gcc -g -o main main.c
$ gdb ./main
(gdb) start
Temporary breakpoint 1 at 0x4004f8
Starting program: main 

Temporary breakpoint 1, 0x00000000004004f8 in main ()
(gdb) info symbol malloc
malloc in section .text of /lib64/ld-linux-x86-64.so.2
(gdb) b malloc
Breakpoint 2 at 0x7ffff7df0930: malloc. (2 locations)
(gdb) info breakpoints
Num     Type           Disp Enb Address            What
2       breakpoint     keep y   <MULTIPLE>         
2.1                         y     0x00007ffff7df0930 in malloc at dl-minimal.c:95
2.2                         y     0x00007ffff7a9f9d0 in __GI___libc_malloc at malloc.c:2910

libc.so 和 ld.so 中的 nm 显示以下内容：

$ nm -D /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 | grep malloc
00000000000829d0 T __libc_malloc
00000000003b6700 V __malloc_hook
00000000003b8b00 V __malloc_initialize_hook
00000000000829d0 T malloc
0000000000082db0 W malloc_get_state
00000000000847c0 T malloc_info
0000000000082480 W malloc_set_state
00000000000844f0 W malloc_stats
0000000000084160 W malloc_trim
00000000000844b0 W malloc_usable_size

$ nm -D /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 | grep malloc
0000000000016930 W malloc

问题

1. malloc被复制在libc.soandld-linux.so但在ld-linux.so它的情况下是一个弱符号，所以它们都应该解析到相同的地址。此外，据我所知，动态加载器的符号解析表是全局的，每个符号只解析一个地址（如果我错了，请纠正我）。

   但是，gdb 清楚地表明并非如此（两个不同的地址）。这是为什么？

2. gdb 在键入时有效地在两个不同的地址中断，break malloc但在键入时仅显示 ld.so 中的符号信息info symbol malloc。这是为什么？

3. 尽管我在 malloc 处中断并libc.so定义了malloc它自己的符号（如 nm 所示），但 gdb 在符号处中断__GI___libc_malloc。这是为什么？

Answer 1

1. 我怀疑 GDB 只是在它能找到的所有符号上放置了断点malloc，可以这么说，“以防万一”。GDB 使用其内部符号表，而不是动态加载器的符号表。这样，如果您有调试符号，它可以在非导出符号上中断。命令反馈仅列出一个地址，可能是为了在匹配太多的情况下减少噪音。它仍然提到“2 个位置”，因此您可以使用 自行检查info breakpoints。
2. 我的猜测是，info symbol实施者只是没有预见到这种情况，所以它只打印第一个匹配项
3. __GI___libc_mallocmalloc是libc.so 内部实际实现的名称。由于您还获得了源行信息"at malloc.c:2910"，我猜测它来自调试符号而不是来自 ELF 的符号表。同样，一个位置可以有多个名称（请参见__libc_malloc符号列表），因此 GDB 仅选择一个。

顺便说一句，当 libc.so 加载时malloc，ld.so 的 GOT 中的 ' 指针确实会被 libc 的malloc地址替换（最初它指向内部实现）。因此，当到达进程入口点时，您确实会获得相同的地址，并且malloc不再使用ld.so。