Linux GOT与PLT

astrotycoon 2013-08-21

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读《深入理解计算机系统》第七章《链接》笔记。

在ELF文件的动态连接机制中，每一个外部定义的符号在全局偏移表 (Global Offset Table，GOT)中有相应的条目，如果符号是函数则在过程连接表(Procedure Linkage Table，PLT)中也有相应的条目，且一个PLT条目对应一个GOT条目。以简单的例子观察GOT与PLT的变化机制。下面是一个简单的Hello World程序：

#include <stdio.h>
 
void showmsg(char *szMsg)
{
	printf("%s\n", szMsg);
}
 
int main(int argc, char **argv)
{
	char szMsg[] = "Hello, world!";
	showmsg(szMsg);
 
	return 0;
}

使用gcc编译：

gcc -o a.out -g helloworld.c

使用objdump -S a.out查看反汇编代码：

void showmsg(char *szMsg)
{
 8048434:	55                   	push   %ebp
 8048435:	89 e5                	mov    %esp,%ebp
 8048437:	83 ec 18             	sub    $0x18,%esp
	printf("%s\n", szMsg);
 804843a:	8b 45 08             	mov    0x8(%ebp),%eax
 804843d:	89 04 24             	mov    %eax,(%esp)
 8048440:	e8 0b ff ff ff       	call   8048350 <puts@plt>
}
 8048445:	c9                   	leave  
 8048446:	c3                   	ret

对printf的调用被编译器改成了puts@plt，位于0?08048350，这是一个PLT（Procedure Linkage Table）条目，往上翻查看这个地址的代码：

08048350 <puts@plt>:
 8048350:	ff 25 04 a0 04 08    	jmp    *0x804a004
 8048356:	68 08 00 00 00       	push   $0x8
 804835b:	e9 d0 ff ff ff       	jmp    8048330 <_init+0x38>

第一条指令跳转到0x0804a004地址处的值去执行，实际上0x0804a004就是一个对应的GOT（Global Offset Table）条目的位置了。使用

objdump -R a.out

可以看到：

a.out:     file format elf32-i386
 
DYNAMIC RELOCATION RECORDS
OFFSET   TYPE              VALUE 
08049ff0 R_386_GLOB_DAT    __gmon_start__
0804a000 R_386_JUMP_SLOT   __stack_chk_fail
0804a004 R_386_JUMP_SLOT   puts
0804a008 R_386_JUMP_SLOT   __gmon_start__
0804a00c R_386_JUMP_SLOT   __libc_start_main

就是puts那一条的offset的值。

下面用gdb动态调试a.out，查看GOT和PLT条目的变化：

gdb a.out
(gdb) l
1	#include <stdio.h>
2	
3	void showmsg(char *szMsg)
4	{
5		printf("%s\n", szMsg);
6	}
7	
8	int main(int argc, char **argv)
9	{
10		char szMsg[] = "Hello, world!";
(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0x8048457: file helloworld.c, line 9.
(gdb) r
Starting program: /home/winson/linuxc/a.out 
 
Breakpoint 1, main (argc=1, argv=0xbffff394) at helloworld.c:9
9	{

现在看一下地址0x804a004里的值是多少：

(gdb) x 0x804a004
0x804a004 <puts@got.plt>:	0x08048356

就是puts@plt的第二条指令了，可以查看puts@plt的代码，或者反汇编0?08048356处的代码：

(gdb) disas 0x08048356
Dump of assembler code for function puts@plt:
   0x08048350 <+0>:	jmp    *0x804a004
   0x08048356 <+6>:	push   $0x8
   0x0804835b <+11>:	jmp    0x8048330
End of assembler dump.

其实第一条指令执行后就是jmp到了第二条指令。接着push一个标识，这里是0?08，然后再次jmp来确定真正的函数地址。第一次执行完以后，会修改GOT条目的内容（这里就是修改0x0804a004的内容了）。

给showmsg下断点，让其执行完printf之后，再次查看GOT条目的内容：

(gdb) b 5
Breakpoint 2 at 0x804843a: file helloworld.c, line 5.
(gdb) c
Continuing.
 
Breakpoint 2, showmsg (szMsg=0xbffff2de "Hello, world!") at helloworld.c:5
5		printf("%s\n", szMsg);
(gdb) n
Hello, world!
6	}
(gdb) x 0x0804a004
0x804a004 <puts@got.plt>:	0x001913b0