LD_PRELOAD和ld --wrap

Posted 2022-07-20 yizui

前言

LD_PRELOAD和ld --wrap都能实现不修改原始代码，替换指定函数的实现。通常我们会使用这些方法，替换如malloc)()/free()、read()/write()等函数，并在替换函数中做一些记录，以便能分析程序执行时的内存分配和IO情况。这些函数一般叫包裹函数。

LD_PRELAD

链接器会检查LD_PRELOAD这个环境变量，如果不为空，则优先使用LD_PRELOAD指定的动态库中的符号，以malloc()/free()为例。

代码清单 main.c

int main()

    malloc(10);
    return 0;

代码清单 my.c

void* malloc(size_t size)

    void (*__real_malloc)(int) = NULL;
    // 获取真实的malloc()地址
    __real_malloc = dlsym(RTLD_NEXT, "malloc");
    void* ptr =  __real_malloc(size);
    printf("[malloc] addr=%p, size=%u\n", ret, size);
    return ptr;


void free(void* ptr)

    printf("[free] addr=%p", ptr);
    void (*__real_free)(void*) = NULL;
    __real_free = dlsym(RTLD_NEXT, "free");
    return __real_free(ptr);

gcc main.c -o test将main.c编译成test，gcc -fPIC -shared my.c -o libmy.somy.c编译成libmy.so。

export LD_PRELOAD=./libmy.so后执行test会发现，main()中执行的malloc()实际是libmy.so中的malloc()，其会输出分配的内存地址和大小。因为没有free的输出，所以我们可以得知test存在内存泄漏。这是一个很简陋的例子。

export使得LD_PRELOAD对所有该终端执行的程序都生效，不使用时还需要unset LD_PRELOAD，我们可以通过LD_PRELOAD=./libmy.so ./test使得其只对test生效。

LD_PRELOAD的本质是先加载的先使用。就像我们在编译时会发现如果两个库中有同名函数，那么哪个库在前，就用哪个库中的函数。

ld --wrap

ld --wrap是一个编译链接时的参数，其原理是在编译时将--wrap指定的函数名进行替换，其替换规则就是替换规则就是包裹函数前加__wrap_，真实函数前加__real_，比如gcc main.c -o test -Wl,--wrap=malloc，编译器会将调用malloc()的地方替换为__wrap_malloc()，并将__real_malloc()符号名映射到真实malloc()的地址。

此时my.c的实现就不一样了，我们需要提供__wrap_malloc()，并在真正需要调用malloc()的地方使用__real_malloc()。

void* __wrap_malloc(size_t size)

    void* ptr =  __real_malloc(size);
    printf("[malloc] addr=%p, size=%u\n", ret, size);
    return ptr;


void __wrap_free(void* ptr)

    printf("[free] addr=%p", ptr);
    return __real_free(ptr);

如果有比较多的--wrap，那么可以将其放在一个文件中，假设文件名为ld-opt，其内容如下

--wrap=malloc
--wrap=free

使用gcc main.c -o test -Wl,@ld-opt就能替换malloc和free了。

ld --wrap的本质是按指定规则替换符号名（malloc->__wrap_malloc），并将特定符号与执行代码关联（__real_malloc->maloc代码）。