为什么链接器会在.rela.plt中生成看似无用的重定位？

Question

首先,我正在玩的玩具程序:

prog.c中:

int func1();

int main(int argc, char const *argv[])
{
    func1();
    return 0;
}

lib.c:

int func1()
{
    return 0;
}

建立:

gcc -O3 -g -shared -fpic ./lib.c -o liba.so
gcc prog.c -g -la -L. -o prog -Wl,-rpath=$PWD

并且为了完整性:

$ gcc --version
gcc (GCC) 6.3.1 

$ ld --version
GNU ld version 2.26.1

现在,我的问题.我已经确认了我所读到的关于动态符号的延迟绑定是如何工作的,即最初是func1在PLT后面的点的GOT条目,到跳转后的指令:

$ gdb prog    

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
   0x0000000000400666 <+0>: push   rbp
   0x0000000000400667 <+1>: mov    rbp,rsp
   0x000000000040066a <+4>: sub    rsp,0x10
   0x000000000040066e <+8>: mov    DWORD PTR [rbp-0x4],edi
   0x0000000000400671 <+11>:    mov    QWORD PTR [rbp-0x10],rsi
   0x0000000000400675 <+15>:    mov    eax,0x0
   0x000000000040067a <+20>:    call   0x400560 <func1@plt>    <<< call to shared lib via PLT
   0x000000000040067f <+25>:    mov    eax,0x0
   0x0000000000400684 <+30>:    leave  
   0x0000000000400685 <+31>:    ret    
End of assembler dump.
(gdb) disassemble 0x400560
Dump of assembler code for function func1@plt:
   0x0000000000400560 <+0>: jmp    QWORD PTR [rip+0x200ab2]        # 0x601018 <<< JMP to address stored in GOT
   0x0000000000400566 <+6>: push   0x0             <<< ... which initially points right back here
   0x000000000040056b <+11>:    jmp    0x400550
End of assembler dump. 
(gdb) x/g 0x601018
0x601018:   0x400566   <<< GOT point back right after the just-executed jump

这可以.现在,检查0x601018包含此指针的.got.plt部分,0x400566显示二进制文件本身保存地址,而动态链接器在加载时不执行任何操作.这是有道理的,因为这个地址在链接时是已知的:

$ readelf -x .got.plt ./prog 

Hex dump of section '.got.plt':
 NOTE: This section has relocations against it, but these have NOT been applied to this dump.
  0x00601000 ???????? ???????? ???????? ???????? ..`.............
  0x00601010 ???????? ???????? 66054000 ???????? ........f.@.....

(最初存储在GOT中66054000的地址的little-endian rep.0x400566)

很好,很好.但是之后...

$ readelf -r prog                             
<...>
Relocation section '.rela.plt' at offset 0x518 contains 1 entries:
  Offset          Info           Type           Sym. Value    Sym. Name + Addend
000000601018  000100000007 R_X86_64_JUMP_SLO 0000000000000000 func1 + 0

为什么有这个GOT地址的重定位条目？我们已经看到正确的地址已经存在,在二进制文件中,在链接时放置在那里.我还试验性地编辑了这个重定位,使其无效,程序运行正常.所以reloc似乎没什么贡献.它在那里做了什么,更一般地说,重新定位rela.plt实际上重要的场景是什么？

更新#1:

需要说明的是,这是关于PIC代码和64位代码.以下是相关的部分地址,以帮助说明地址所属的位置:

$ readelf -S ./prog
Section Headers:
  [Nr] Name              Type             Address           Offset
       Size              EntSize          Flags  Link  Info  Align
  [ 9] .rela.dyn         RELA             00000000004004e8  000004e8
       0000000000000030  0000000000000018   A       5     0     8
  [10] .rela.plt         RELA             0000000000400518  00000518
       0000000000000018  0000000000000018  AI       5    23     8
  [12] .plt              PROGBITS         0000000000400550  00000550
       0000000000000020  0000000000000010  AX       0     0     16
  [21] .dynamic          DYNAMIC          0000000000600e00  00000e00
       00000000000001f0  0000000000000010  WA       6     0     8
  [22] .got              PROGBITS         0000000000600ff0  00000ff0
       0000000000000010  0000000000000008  WA       0     0     8
  [23] .got.plt          PROGBITS         0000000000601000  00001000
       0000000000000020  0000000000000008  WA       0     0     8

更新#2:

编辑节标题.rela.plt不会更改过程映像,因此我没有禁用重定位.我也曾尝试更改reloc地址(到另一个可写地址),这似乎也没有什么区别,但事实证明,在延迟绑定期间解析器不使用该地址,尽管其余的reloc是.仅在关闭延迟绑定时才使用地址本身LD_BIND_NOW.

谢谢@yugr

Answer 1

这可以。现在，检查 0x601018 处的 .got.plt 部分，其中包含指向 0x400566 的指针，表明二进制文件本身保存了地址，而动态链接器在加载时没有做任何事情。

并不真地。请注意，0x400566 处的代码最终会跳转到 0x400550，即PLT 存根之前的16 个字节。0x400550 处的代码会将 GOT 的地址压入堆栈并调用动态链接器。有关更多信息，请查看此演示文稿（幻灯片 14）。

这是有道理的，因为这个地址在链接时是已知的

是吗？地址将来自共享库，由于 ASLR，它将在启动时以随机地址加载，因此静态链接器无法知道地址...

为什么这个GOT地址有重定位入口？

当 PLT 存根调用动态链接器时（在第一次调用时），它会将 GOT 入口的地址传递给它。动态链接器将搜索 .rela.plt 以找出如何重定位 GOT 条目（即函数名称和偏移量）。