新しいシンボルの入手 (リンカーとライブラリ)

リンカーとライブラリ

新しいシンボルの入手

プロセスは、dlsym(3DL) を使用して特定のシンボルのアドレスを入手できます。この関数は、ハンドルとシンボルをとり、呼び出し元にそのシンボルのアドレスを戻します。ハンドルは、次の方法でシンボルの検索を指示します。

dlopen(3DL) にオブジェクトを指定して戻されるハンドル。このハンドルを使用すると、指定したオブジェクトとその依存ツリーを構成するオブジェクト群からシンボルを入手できる。RTLD_FIRST モードを使用して戻されたハンドルの場合は、指定したオブジェクトだけからシンボルを入手できる
dlopen(3DL) にパス名の値として 0 を指定して戻されるハンドル。このハンドルを使用すると、関連づけられたリンクマップの開始オブジェクトと、その依存ツリーを構成するオブジェクト群から、シンボルを入手できる。通常、開始オブジェクトは動的実行可能ファイルである。このハンドルを使用すると、関連づけられたリンクマップ上の、dlopen(3DL) で RTLD_GLOBAL モードを使用して読み込まれたすべてのオブジェクトからも、シンボルを入手できる。RTLD_FIRST モードを使用して戻されたハンドルの場合は、関連づけられたリンクマップ上の開始オブジェクトだけからシンボルを入手できる
特別なハンドル RTLD_DEFAULT を使用すると、関連づけられたリンクマップの開始オブジェクトと、その依存ツリーを構成するオブジェクト群からシンボルを入手できる。このハンドルを使用すると、呼び出し元と同じグループに属する、dlopen(3DL) を使用して読み込まれたオブジェクトからも、シンボルを入手できる。RTLD_DEFAULT の使用は、呼び出し元オブジェクトからシンボル再配置を解決するために使用されるモデルと、同じモデルに従う
特別なハンドル RTLD_NEXT を使用すると、呼び出し元のリンクマップリスト上に存在する次の関連オブジェクトからシンボルを入手できる

次に、一般的なケースを示します。この例では、アプリケーションはそのアドレス空間に追加オブジェクトを追加します。続いてアプリケーションは、dlsym(3DL) を使用して関数シンボルまたはデータシンボルを見つけます。次に、アプリケーションは、これらのシンボルを使用して、この新しいオブジェクト内で提供されるサービスを呼び出します。ファイル main.c には、次のコードが含まれます。

#include    <stdio.h>
#include    <dlfcn.h>
 
main()
{
        void *  handle;
        int *   dptr, (* fptr)();
 
        if ((handle = dlopen("foo.so.1", RTLD_LAZY)) == NULL) {
                (void) printf("dlopen: %s\n", dlerror());
                exit (1);
        }
 
        if (((fptr = (int (*)())dlsym(handle, "foo")) == NULL) ||
            ((dptr = (int *)dlsym(handle, "bar")) == NULL)) {
                (void) printf("dlsym: %s\n", dlerror());
                exit (1);
        }
 
        return ((*fptr)(*dptr));
}

シンボル foo と bar は、ファイル foo.so.1 内で検索された後で、このファイルに関連した依存関係が検索されます。次に、関数 foo は、単一の引数 bar によって return() ステートメントの一部として呼び出されます。

上記のファイル main.c を使用して構築されたアプリケーション prog には、次のような依存関係があります。

$ ldd prog
        libdl.so.1 =>    /usr/lib/libdl.so.1
        libc.so.1 =>     /usr/lib/libc.so.1

dlopen(3DL) 内に指定されたファイル名に値 0 がある場合、シンボル foo と bar は、prog、/usr/lib/libdl.so.1、/usr/lib/libc.so.1 の順番で検索されます。

ハンドルがシンボル検索を開始するルートを指示している場合は、この検索メカニズムは、シンボルの検索で説明したものと同じモデルに従います。

要求されたシンボルが配置されていない場合は、dlsym(3DL) は、NULL 値を戻します。この場合、dlerror(3DL) を使用すると、失敗の真の理由を示すことができます。次の例では、アプリケーション prog はシンボル bar を配置できません。

$ prog
dlsym: ld.so.1: main: fatal: bar: can't find symbol

機能のテスト

特別なハンドル RTLD_DEFAULT を使用すると、アプリケーションは他のシンボルの存在をテストできます。シンボル検索は、呼び出しオブジェクトを再配置する場合に使用されるものと同じモデルに従います。デフォルトのシンボル検索モデルを参照してください。たとえば、アプリケーション prog に次のようなコードフラグメントが組み込まれているとします。

        if ((fptr = (int (*)())dlsym(RTLD_DEFAULT, "foo")) != NULL)
                (*fptr)();

この場合 foo は、prog、/usr/lib/libdl.so.1、/usr/lib/libc.so.1 の順番で検索されます。このコードフラグメントが、図 3–1 の例で示すようにファイル B.so.1 に組み込まれていた場合、foo の検索は B.so.1 と C.so.1 でも継続して行われます。

このメカニズムによって、ウィークシンボルで説明した定義されていないウィーク参照の代わりに使用できる、パワフルで柔軟性のある代替機能が提供されます。

割り込み (interposition) の使用

特別なハンドル RTLD_NEXT を使用すると、アプリケーションは、シンボルの範囲内で次のシンボルの場所を見つけることができます。たとえば、アプリケーション prog に次のようなコードフラグメントが組み込まれているとします。

        if ((fptr = (int (*)())dlsym(RTLD_NEXT, "foo")) == NULL) {
                (void) printf("dlsym: %s\n", dlerror());
                exit (1);
        }
 
        return ((*fptr)());

この場合 foo は、prog に関連した共有オブジェクト内で、この場合は /usr/lib/libdl.so.1 の次に /usr/lib/libc.so.1 が検索されます。このコードフラグメントが、図 3–1 の例で示すように、ファイル B.so.1 に組み込まれている場合は、foo は関連する共有オブジェクト C.so.1 の中だけで検索されます。

RTLD_NEXT を使用することによって、シンボル割り込みを活用できます。たとえば、オブジェクト内の関数は、オブジェクトの前に付けて割り込みでき、これにより、元の関数の処理を補強できます。たとえば、次のコードフラグメントを共有オブジェクト malloc.so.1 内に配置します。

#include    <sys/types.h>
#include    <dlfcn.h>
#include    <stdio.h>
 
void *
malloc(size_t size)
{
        static void * (* fptr)() = 0;
        char             buffer[50];
 
        if (fptr == 0) {
                fptr = (void * (*)())dlsym(RTLD_NEXT, "malloc");
                if (fptr == NULL) {
                        (void) printf("dlopen: %s\n", dlerror());
                        return (0);
                }
        }
 
        (void) sprintf(buffer, "malloc: %#x bytes\n", size);
        (void) write(1, buffer, strlen(buffer));
        return ((*fptr)(size));
}

この共有オブジェクトを、malloc(3C) が通常存在するシステムライブラリ /usr/lib/libc.so.1 の前に割り込ませることができます。こうすれば、malloc() に対するすべての呼び出しは、本来の関数が呼ばれて割り当てを行う前に、割り込まれます。

$ cc -o malloc.so.1 -G -K pic malloc.c
$ cc -o prog file1.o file2.o ..... -R. malloc.so.1
$ prog
malloc: 0x32 bytes
malloc: 0x14 bytes
..........

あるいは、次のように入力しても、上記と同じ割り込みを実行できます。

$ cc -o malloc.so.1 -G -K pic malloc.c
$ cc -o prog main.c
$ LD_PRELOAD=./malloc.so.1 prog
malloc: 0x32 bytes
malloc: 0x14 bytes
..........

注 –

割り込みテクニックを使用する場合、反復する可能性がある処理には注意が必要です。前の例では、printf(3C) を直接使用する代わりに sprintf(3C) を使用して診断メッセージを形成し、printf(3C) が malloc(3C) を使用する可能性があることによる反復を防いでいます。

動的実行プログラムまたはあらかじめ読み込まれたオブジェクト内で RTLD_NEXT を使用することにより、予測可能で有用な割り込みテクニックが使用できます。ただし、このテクニックを汎用オブジェクトの依存関係内で使用する場合には、実際に読み込まれる順番が必ず予測できるとは限らないため、注意が必要です。