Linux 程序中的全局偏移表 (GOT) 详解：间接寻址的魔法
2024-03-15 23:58:25
深入解析 Linux 程序中的全局偏移表 (GOT)
什么是全局偏移表？
当你探索 Linux 系统中程序的符号表时，你可能会遇到一个神秘的符号：_GLOBAL_OFFSET_TABLE_。这可是一个大人物——它代表了程序中的全局偏移表 (GOT)。GOT 是一个特殊的数据结构，它掌握了程序中所有外部函数和变量的地址。
GOT 的魔法：间接寻址
GOT 的职责是让程序可以间接访问外部符号。当程序运行时，加载器会将 GOT 加载到内存中，分配一个专属区域来存储所有这些地址。当程序需要调用一个外部函数或访问一个外部变量时，它就会从 GOT 中获取该符号的地址，然后使用该地址间接访问符号。
间接寻址的优势
为什么要费心搞间接寻址呢？因为它带来了很多好处：
- 灵活性： 程序不必硬编码外部符号的地址。这样，你就可以在链接时使用不同的库版本，而无需重新编译程序。
- 效率： GOT 消除了重复加载相同外部符号的需要。如果多个模块需要使用相同的符号，那么只需要在 GOT 中存储一份即可。
- 安全性： GOT 可以帮助保护程序免受代码注入等安全漏洞的侵害。
GOT 的工作原理
GOT 的实现方式各不相同，具体取决于平台和编译器。在 Linux 系统上，GOT 通常存储在程序的 .got 段中。
程序通过以下步骤使用 GOT：
- 加载 GOT： 加载器在程序启动时将 GOT 加载到内存中。
- 解析外部符号： 当程序需要一个外部符号时，它会检查 GOT 以获取该符号的地址。
- 间接调用： 程序使用从 GOT 获取的地址间接调用外部符号。
实例说明
让我们用一个实际示例来说明。想象一下这段代码：
#include <stdio.h>
extern int my_function();
int main() {
int result = my_function();
printf("%d\n", result);
return 0;
}
在这个例子中，my_function 是一个外部函数，它在 main 函数中被调用。当程序运行时，加载器会将 my_function 的地址存储在 GOT 中。当 main 函数需要调用 my_function 时，它会从 GOT 中获取该函数的地址，然后间接调用它。
结论
全局偏移表 (GOT) 是程序与外部世界沟通的桥梁。它通过间接寻址提供了灵活性、效率和安全性，是 Linux 系统上程序平稳运行不可或缺的一部分。
常见问题解答
1. 我如何找到 GOT 在内存中的位置？
可以在程序的映射中找到 GOT 的位置。例如，在 Linux 上可以使用 pmap 命令：
pmap -x <pid>
2. GOT 可以包含哪些类型的符号？
GOT 可以包含所有类型的外部符号，包括函数、变量和数据结构。
3. GOT 的大小会因程序而异吗？
是的，GOT 的大小会根据程序使用的外部符号的数量而有所不同。
4. GOT 是否可以在程序运行时修改？
在某些情况下，GOT 可以通过代码注入等技术进行修改。但是，这是一种不安全且不受鼓励的做法。
5. GOT 对程序性能有什么影响？
GOT 对程序性能的影响很小。间接寻址会引入少量开销，但通常可以忽略不计。
