デバッギングライブラリ (リンカーとライブラリ)

リンカーとライブラリ

デバッギングライブラリ

デバッギングライブラリは、アプリケーションと依存関係の実行を理解したり、デバッグする場合に役立ちます。このライブラリを使用して表示される情報のタイプは、定数のままであると予期されますが、この情報の正確な形式は、リリースごとにわずかに変更される場合があります。

実行時リンカーをよく理解していないと、デバッギング出力のなかには理解できないものがある可能性があります。しかし、一般的には、興味深い面が多いといえます。

デバッギングは、環境変数 LD_DEBUG を使用して実行します。すべてのデバッギングの出力は、接頭辞としてプロセス識別子を持っていて、デフォルトごとに、標準的なエラーに対して送信されます。この環境変数は、1 つまたは複数のトークンを使用して、必要なデバッギングタイプを示す必要があります。

このデバッギングオプションとともに使用できるトークンは、LD_DEBUG=help を使って表示できます。どの動的実行プログラムを使用しても、この情報を要求することができます。この場合、プロセス自体が終了した後でこの情報が表示されます。次に例を示します。

$ LD_DEBUG=help prog
11693:
11693:           For debugging the runtime linking of an application:
11693:                  LD_DEBUG=token1,token2  prog
11693:           enables diagnostics to the stderr.  The additional
11693:           option:
11693:                  LD_DEBUG_OUTPUT=file
11693:           redirects the diagnostics to an output file created
11593:           using the specified name and the process id as a
11693:           suffix.  All diagnostics are prepended with the
11693:           process id.
11693:
11693:
11693: basic     provide basic trace information/warnings
11693: bindings  display symbol binding; detail flag shows
11693:           absolute:relative addresses
11693: detail    provide more information in conjunction with other
11693:           options
11693: files     display input file processing (files and libraries)
11693: help      display this help message
11693: libs      display library search paths
11693: move      display move section processing
11693: reloc     display relocation processing
11693: symbols   display symbol table processing;
11693:           detail flag shows resolution and linker table addition
11693: versions  display version processing
11693: audit     display runtime link-audit processing

この例では、実行時リンカーに有効なオプションを示しています。正確なオプションについては、リリースごとに異なる場合があります。

環境変数 LD_DEBUG_OUTPUT を使用すると、出力ファイルを標準エラーの代わりに使用するように指定できます。出力ファイルの名前には、接尾辞としてプロセス ID が付きます。

セキュアアプリケーションのデバッギングは実行できません。

実行時に発生するシンボル結合の表示機能は、最も有効なデバッギングオプションの 1 つです。次の例では、2 つのローカル共有オブジェクト上に依存関係を持つ、非常に単純な動的実行プログラムを取り上げてみます。

$ cat bar.c
int bar = 10;
$ cc -o bar.so.1 -Kpic -G bar.c
 
$ cat foo.c
foo(int data)
{
        return (data);
}
$ cc -o foo.so.1 -Kpic -G foo.c
 
$ cat main.c
extern  int     foo();
extern  int     bar;
 
main()
{
        return (foo(bar));
}
$ cc -o prog main.c -R/tmp:. foo.so.1 bar.so.1

実行時シンボルは、LD_DEBUG=bindings を設定することによって表示されます。

$ LD_DEBUG=bindings prog
11753: .......
11753: binding file=prog to file=./bar.so.1: symbol bar
11753: .......
11753: transferring control: prog
11753: .......
11753: binding file=prog to file=./foo.so.1: symbol foo
11753: .......

即時再配置で要求されたシンボル bar が、アプリケーションが制御を受け取る前に結合されます。これに対して、遅延再配置で要求されたシンボル foo は、アプリケーションが制御を受け取った後、関数が最初に呼び出されたときに結合されます。これは、遅延結合のデフォルトモードを示しています。環境変数 LD_BIND_NOW が設定されている場合、シンボル結合はすべて、アプリケーションが制御を受け取る前に実行されます。

LD_DEBUG=bindings,detail を設定すると、実際の結合位置の実アドレスと相対アドレスに関する情報が出力されます。

実行時リンカーが、関数の再配置を実行すると、関数 .plt に関連したデータも書き換えられるため、この後に発生する呼び出しは、関数に直接送信されます。環境変数 LD_BIND_NOT は、あらゆる値に設定されて、このデータの更新を防ぐことができます。この変数を、詳細結合に対するデバッギング要求とともに使用すると、関数結合すべての完全な実行時アカウントを入手できます。ただし、実行結果が大量に出力されることがあり、その場合、アプリケーションのパフォーマンスが低下します。

LD_DEBUG を使用すれば、検索パスの使用状況を表示できます。たとえば、依存関係の配置に使用される検索パスのメカニズムは、次のように LD_DEBUG=libs を設定して表示できます。

$ LD_DEBUG=libs prog
11775:
11775: find object=foo.so.1; searching
11775:  search path=/tmp:.  (RPATH from file prog)
11775:  trying path=/tmp/foo.so.1
11775:  trying path=./foo.so.1
11775:
11775: find object=bar.so.1; searching
11775:  search path=/tmp:.  (RPATH from file prog)
11775:  trying path=/tmp/bar.so.1
11775:  trying path=./bar.so.1
11775: .......

アプリケーション prog 内に記録された実行パスは、2 つの依存関係 foo.so.1 と bar.so.1 の検索に影響を与えます。

これと同様の方法で、各シンボルを検索する検索パスは、LD_DEBUG=symbols を設定して表示できます。これを bindings 要求と結合すると、次のように、シンボル再配置プロセスが完全に表示されます。

$ LD_DEBUG=bindings,symbols
11782: .......
11782: symbol=bar;  lookup in file=./foo.so.1  [ ELF ]
11782: symbol=bar;  lookup in file=./bar.so.1  [ ELF ]
11782: binding file=prog to file=./bar.so.1: symbol bar
11782: .......
11782: transferring control: prog
11782: .......
11782: symbol=foo;  lookup in file=prog  [ ELF ]
11782: symbol=foo;  lookup in file=./foo.so.1  [ ELF ]
11782: binding file=prog to file=./foo.so.1: symbol foo
11782: .......

上記の例では、シンボル bar は、アプリケーション prog 内では検索されません。これは、コピーの再配置を処理するときに行なわれる最適化が原因です。この再配置タイプの詳細については、「コピー再配置」を参照してください。