程序的加載與鏈接(六) 動態(tài)庫 lazy bind

簡述

看了很久的關于動態(tài)庫鏈接加載的知識乐设，但對其中的一些細節(jié)一直似懂非懂的畏纲，所以決定實踐一下加深一下印象。本文主要介紹動態(tài)庫符號的lazy bind 過程敏晤。

Demo

先實現(xiàn)一個簡單的動態(tài)庫

// .h
int add(int a,int b);
int sub(int a,int b);

// .c 
#import "*.h"

int add(int a,int b) {

    return a + b;
}

int sub(int a,int b) {
 
    return a - b;
}

實現(xiàn)一個簡單的app

// ViewController.m
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    int result = add(3, 4);
//    void * addPoint = add;
//    void * subPoint = sub;
    
    result = sub(3, 4);
    
    NSLog(@"********");
    
    
}

傳送門

符號表

屏幕快照 2019-11-04 上午11.17.37.png

符號名: _add
類型: 未定義
來源： adder lib

間接符號表

所有需要間接訪問的符號都存放在這里桨吊，包括lazy和no_lazy符號威根，類似于重定位表的格式

屏幕快照 2019-11-04 上午11.18.30.png

符號名
段名
地址

lazy bind 符號表

存放著lazy bind 符號地址信息，例如： _add 符號地址0x100003038视乐，它的value 是多少呢洛搀？0x100001a80

屏幕快照 2019-11-04 下午3.57.35.png

0x100001a80 指向的是一段匯編代碼：

0000000100001a70         lea        r11, qword [ds:0x100003008]                 ; 0x100003008 (imp___nl_symbol_ptr_dyld_stub_binder + 0x8), XREF=0x100000170, 0x100001a85, 0x100001a8f, 0x100001a99, 0x100001aa3, 0x100001aad, 0x100001ab7, 0x100001ac1, 0x100001acb, 0x100001ad5, 0x100001adf
0000000100001a77         push       r11
0000000100001a79         jmp        qword [ds:imp___nl_symbol_ptr_dyld_stub_binder]
0000000100001a7f         nop        
0000000100001a80         push       0x3f                                        ; XREF=imp___la_symbol_ptr__add
0000000100001a85         jmp        0x100001a70

整理一下就是:

0000000100001a80         push       0x3f    
0000000100001a70         lea        r11, qword [ds:0x100003008]                 ; 0x100003008 (imp___nl_symbol_ptr_dyld_stub_binder + 0x8), XREF=0x100000170, 0x100001a85, 0x100001a8f, 0x100001a99, 0x100001aa3, 0x100001aad, 0x100001ab7, 0x100001ac1, 0x100001acb, 0x100001ad5, 0x100001adf
0000000100001a77         push       r11
0000000100001a79         jmp        qword [ds:imp___nl_symbol_ptr_dyld_stub_binder]

稍后再解釋它的作用

驗證lazy bind

我現(xiàn)在要校驗一下add函數(shù)調用之后， _add 符號的間接地址指針是否被修改了

程序啟動前main函數(shù)地址: 0x100001740
運行時地址main函數(shù)地址： 0x1023c6740
因此得到全局偏移量 offset: 0x1023c6740 - 0x100001740
計算得到_add 符號間接尋址地址： offset + 0x100003038 = 0x1023c8038
查看 0x1023c8038 內存： 0x00000001026b8f40

屏幕快照 2019-11-04 下午2.39.16.png
log add 函數(shù)地址: 0x00000001026b8f40

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這樣就成功校驗了佑淀，lazy bind 理論是正確的

注：觀察完整的lazy bind 其實還有一步留美，就是在沒有調用add符號之前，查看間接符號的值伸刃，這個值等于 0x100001a80 + offset谎砾，即指向上面提到的那段匯編代碼

lazy bind 過程

調用 stub_add 函數(shù)

屏幕快照 2019-11-04 下午3.14.31.png

stub_add 會跳轉到間接符號表所指向的地址(間接尋址的關鍵指令)

屏幕快照 2019-11-04 下午3.15.30.png

屏幕快照 2019-11-04 上午11.19.03.png

此時 :imp___la_symbol_ptr__add 指向的就是上述的那段匯編代碼的地址，靜態(tài)地址： 0x100001a80 捧颅，動態(tài)地址： 0x100001a80 + offset

下面分別使用MachOView 和 Hopper disassembler 分析一下source code

屏幕快照 2019-11-04 下午3.17.51.png

屏幕快照 2019-11-04 下午3.19.41.png

imp___nl_symbol_ptr_dyld_stub_binder 所處的section:

屏幕快照 2019-11-04 下午4.32.06.png

該段代碼最終會調用 imp___nl_symbol_ptr_dyld_stub_binder 函數(shù),由動態(tài)鏈接庫dyld.lib的stub_binde函數(shù)完成符號綁定操作景图。 imp___nl_symbol_ptr_dyld_stub_binder 需要兩個參數(shù)

lazy binder point address: 0x100003008
symbol flag: 主要靠這個識別是哪個函數(shù)需要bind，至于為什么是0x3f 具體是怎么編碼的還沒研究過

imp___nl_symbol_ptr_dyld_stub_binder 屬于no_lazy_symbol point,這個在程序啟動后就已經(jīng)初始化完畢碉哑，它指向dyld.lib 的 stub_binder 函數(shù)地址挚币， stub_binder完成查找_add函數(shù)的地址，并且寫入間接符號表中扣典，最終寫入地址( 0x100001a80 + offset), 之后就不再需要綁定了

第一次調用add函數(shù): imp___la_symbol_ptr__add 指向 stub_bind 代碼塊妆毕，觸發(fā)bind操作
第二次調用add函數(shù): imp___la_symbol_ptr__add 指向add函數(shù)真實地址，直接調用add函數(shù)

總結

程序加載過程

LC_SEGMENT_64 ：加載代碼段贮尖、數(shù)據(jù)段
LC_LOAD_DYLINKER: 加載動態(tài)庫鏈接器
LC_LOAD_DYLIB: 加載動態(tài)庫
完成 no lazy bind
程序啟動后笛粘，在第一調用動態(tài)庫函數(shù)時完成 lazy bind 操作