重定位处理

运行时链接程序在装入应用程序所需的全部依赖项之后，将会处理每个目标文件并执行所有必需的重定位。

在目标文件的链接编辑过程中，随输入可重定位目标文件提供的任何重定位信息均会应用于输出文件。但是，在创建动态可执行文件或共享目标文件时，许多重定位无法在链接编辑时完成。这些重定位需要仅在目标文件装入内存时才知道的逻辑地址。在这种情况下，链接编辑器将在输出文件映像中生成新的重定位记录。然后，运行时链接程序必须处理这些新的重定位记录。

有关许多重定位类型的更详细说明，请参见SPARC: 重定位。重定位存在两个基本类型。

• 非符号重定位

• 符号重定位

使用 elfdump(1) 可以显示目标文件的重定位记录。在以下示例中，文件 libbar.so.1 包含两条重定位记录，用于指示必须更新全局偏移表或 .got 节。

$ elfdump -r libbar.so.1

Relocation Section:  .rel.got:
    type                               offset             section       symbol
  R_SPARC_RELATIVE                    0x10438             .rel.got  
  R_SPARC_GLOB_DAT                    0x1043c             .rel.got      foo

第一个重定位是一个简单的相对重定位，这可通过重定位类型以及没有符号引用看出。此重定位需要使用将目标文件装入内存的基本地址来更新关联的 .got 偏移。

第二个重定位需要符号 foo 的地址。要完成此重定位，运行时链接程序必须从动态可执行文件或其依赖项之一查找该符号。

重定位符号查找

运行时链接程序负责搜索目标文件在运行时所需的符号。通常，用户应该熟悉应用于动态可执行文件及其依赖项的缺省搜索模型，以及应用于通过 dlopen(3C) 获取的目标文件的缺省搜索模型。但是，目标文件的符号属性，或是具体的绑定要求会导致符号查找结果具有更复杂的特性。

目标文件有两个属性会影响符号查找。第一个属性是请求目标文件的符号搜索作用域。第二个属性是进程中每个目标文件提供的符号可见性。

装入目标文件时，可将这些属性作为缺省属性应用。此外，也可将这些属性作为 dlopen(3C) 的特定模式提供。在某些情况下，可在生成目标文件时将这些属性记录在目标文件中。

目标文件可以定义一个 world 搜索作用域和/或一个 group 搜索作用域。

world

目标文件可以在进程的任何其他全局目标文件中搜索符号。

group

目标文件可以在同一组的任何目标文件中搜索符号。通过使用 dlopen(3C) 获取的目标文件或使用链接编辑器的 -B group 选项生成的目标文件创建的依赖项树构成一个唯一的组。

目标文件可以定义目标文件的导出符号是全局可见还是局部可见。

global

可在具有 world 搜索作用域的任何目标文件中引用该目标文件的导出符号。

local

只能在构成同一组的其他目标文件中引用该目标文件的导出符号。

运行时符号搜索也可由符号可见性指定。指定了 STV_SINGLETON 可见性的符号不受任何符号搜索作用域的影响。所有的单件符号引用都绑定到进程中第一次出现的单件定义。请参见表 12-20。

符号查找的最简单形式将在下一节缺省符号查找中进行概述。通常，符号属性由多种形式的 dlopen(3C) 使用。这些情况将在符号查找中进行讨论。

动态目标文件使用直接绑定时，将提供替代的符号查找模型。此模型指示运行时链接程序直接在链接编辑时提供符号的目标文件中搜索符号。请参见第 9 章。

缺省符号查找

动态可执行文件及随其装入的所有依赖项都被指定了 world 搜索作用域和 global 符号可见性。针对动态可执行文件或随其装入的任何依赖项的缺省符号查找会导致搜索每个目标文件。运行时链接程序将从动态可执行文件开始，并按目标文件的装入顺序搜索每个依赖项。

ldd(1) 将按依赖项的装入顺序列出动态可执行文件的依赖项。例如，假定动态可执行文件 prog 将 libfoo.so.1 和 libbar.so.1 指定为其依赖项。

$ ldd prog
        libfoo.so.1 =>   /home/me/lib/libfoo.so.1
        libbar.so.1 =>   /home/me/lib/libbar.so.1

需要符号 bar 来执行重定位，运行时链接程序首先在动态可执行文件 prog 中查找 bar。如果找不到符号，运行时链接程序随后会在共享目标文件 /home/me/lib/libfoo.so.1 中查找，最后在共享目标文件 /home/me/lib/libbar.so.1 中查找。

缺省重定位处理模型还允许转换为延迟装入 (lazy loading) 环境。如果在当前装入的目标文件中找不到某符号，则会处理所有暂挂的延迟装入目标文件，以尝试查找该符号。此装入是对尚未完整定义其依赖项的目标文件的补偿。但是，该补偿可能会破坏延迟装入的优点。

运行时插入

缺省情况下，运行时链接程序首先在动态可执行文件中搜索符号，然后在每个依赖项中进行搜索。使用此模型时，第一次出现的所需符号满足搜索要求。因此，如果同一符号存在多个实例，则会在所有其他实例中插入第一个实例。

简单解析中概述了插入如何影响符号解析。缩减符号作用域中提供了有关更改符号可见性，从而减少意外插入几率的机制。

如果目标文件被显式标识为插入项，则可以对每个目标文件强制执行插入。使用环境变量 LD_PRELOAD 装入或通过链接编辑器的 -z interpose 选项创建的任何目标文件都会标识为插入项。运行时链接程序搜索符号时，将在应用程序之后、任何其他依赖项之前搜索标识为插入项的任何目标文件。

仅当在进行任何进程重定位之前装入了插入项的情况下，才能保证可以使用插入项提供的所有接口。在重定位处理开始之前，将装入使用环境变量 LD_PRELOAD 提供的插入项，或作为应用程序的非延迟装入依赖项建立的插入项。启动重定位之后，引入进程中的插入项会降级为正常依赖项。如果插入项是延迟装入的，或者是由于使用 dlopen(3C) 而装入的，则插入项可能会降级。可使用 ldd(1) 来检测前一种类别。

$ ldd -Lr prog
        libc.so.1 =>     /lib/libc.so.1
        foo.so.2 =>      ./foo.so.2
        libmapmalloc.so.1 =>     /usr/lib/libmapmalloc.so.1
        loading after relocation has started: interposition request \
                (DF_1_INTERPOSE) ignored: /usr/lib/libmapmalloc.so.1

可以使用 INTERPOSE mapfile 关键字将动态可执行文件中的单个符号定义为插入项。该机制使用 -z interpose 选项，因而更具选择性，并且针对随着依赖项发展而发生的逆向插入提供更好的隔离。请参见定义显式插入。

执行重定位的时间

根据重定位的执行时间，重定位可分为两种类型。产生这种区别是由对已重定位偏移进行的引用的类型所致。

• 即时引用

• 延迟引用

即时引用指的是必须在装入目标文件后立即确定的重定位。这些引用通常是目标文件代码使用的数据项、函数指针，甚至是通过与位置相关的共享目标文件进行的函数调用。这些重定位无法向运行时链接程序提供有关何时引用重定位项的信息。因此，必须在装入目标文件时，并在应用程序获取或重新获取控制权之前执行所有即时重定位。

延迟引用指的是在目标文件执行时可确定的重定位。这些引用通常是通过与位置无关的共享目标文件进行的全局函数调用，或者是通过动态可执行文件进行的外部函数调用。在对提供这些引用的任何动态模块进行编译和链接编辑的过程中，关联的函数调用将成为对过程链接表项的调用。这些项构成 .plt 节。每个过程链接表项都成为包含关联重定位的延迟引用。

在首次调用过程链接表项时，控制权会移交给运行时链接程序。运行时链接程序将查找所需符号，并重写关联目标文件中的项信息。将来调用此过程链接表项时，将直接转至相应函数。使用此机制，可以推迟此类型的重定位，直到调用函数的第一个实例。此过程有时称为延迟绑定。

运行时链接程序的缺省模式是在每次提供过程链接表重定位时执行延迟绑定。通过将环境变量 LD_BIND_NOW 设置为任意非空值，可以覆盖此缺省模式。此环境变量设置将导致运行时链接程序在装入目标文件时，同时执行即时引用和延迟引用重定位。这些重定位在应用程序获取或重新获取控制权之前执行。例如，根据以下环境变量来处理文件 prog 及其依赖项中的所有重定位。在将控制权转交给应用程序之前处理这些重定位。

$ LD_BIND_NOW=1 prog

此外，也可使用 dlopen(3C) 来访问目标文件，并将模式定义为 RTLD_NOW。还可使用链接编辑器的 -z now 选项来生成目标文件，以指示该目标文件需要在装入时进行完整的重定位处理。此重定位要求还将在运行时传播至所标记目标文件的所有依赖项。

重定位错误

如果找不到符号，则会发生最常见的重定位错误。此情况将会产生相应的运行时链接程序错误消息并终止应用程序。在以下示例中，找不到在文件 libfoo.so.1 中引用的符号 bar。

$ ldd prog
        libfoo.so.1 =>   ./libfoo.so.1
        libc.so.1 =>     /lib/libc.so.1
        libbar.so.1 =>   ./libbar.so.1
        libm.so.2 =>     /lib/libm.so.2
$ prog
ld.so.1: prog: fatal: relocation error: file ./libfoo.so.1: \
    symbol bar: referenced symbol not found
$

在对动态可执行文件进行链接编辑的过程中，此类别的任何潜在重定位错误都会标记为致命未定义符号。有关示例，请参见生成可执行输出文件。但是，如果运行时找到的依赖项与链接编辑过程中引用的原始依赖项不兼容，则可能会发生运行时重定位错误。在前面的示例中，根据包含 bar 的符号定义的 libbar.so.1 共享目标文件的版本生成了 prog。

在链接编辑过程中使用 -z nodefs 选项，将抑制验证目标文件运行时重定位要求。抑制验证还可能会导致运行时重定位错误。

如果由于找不到用作即时引用的符号而发生重定位错误，则会在进程初始化期间立即出现该错误状态。对于延迟绑定的缺省模式，如果找不到用作延迟引用的符号，则会在应用程序获取控制权后出现该错误状态。后一种情况可能需要几分钟、几个月，也可能从不发生，具体情况视整个代码中使用的执行路径而定。

为防止发生此类错误，可使用 ldd(1) 来验证任何动态可执行文件或共享目标文件的重定位要求。

如果在使用 ldd(1) 时指定 -d 选项，将显示每个依赖项并处理所有即时引用重定位。如果无法解析引用，则会生成诊断消息。在前面的示例中，-d 选项将导致以下错误诊断。

$ ldd -d prog
        libfoo.so.1 =>   ./libfoo.so.1
        libc.so.1 =>     /lib/libc.so.1
        libbar.so.1 =>   ./libbar.so.1
        libm.so.2 =>     /lib/libm.so.2
        symbol not found: bar           (./libfoo.so.1)

如果在使用 ldd(1) 时指定 -r 选项，将处理所有即时引用和延迟引用重定位。只要有一种类型的重定位无法被解析，就会生成诊断消息。