覆盖 C 库函数，调用原始函数

Posted 2023-02-16

【中文标题】覆盖 C 库函数，调用原始函数

【英文标题】：Overriding C library functions, calling original

【发布时间】：2013-09-26 08:25:25

【问题描述】：

我对这段代码如何以及为什么会这样工作感到有些困惑。在我从事的任何项目中，我实际上都没有遇到过这种情况，我什至没有想过自己做。

override_getline.c:

#include <stdio.h>

#define OVERRIDE_GETLINE

#ifdef OVERRIDE_GETLINE
ssize_t getline(char **lineptr, size_t *n, FILE *stream)

    printf("getline &lineptr=%p &n=%p &stream=%p\n", lineptr, n, stream);
    return -1; // note: errno has undefined value

#endif

main.c:

#include <stdio.h>

int main()

    char *buf = NULL;
    size_t len = 0;
    printf("Hello World! %zd\n", getline(&buf, &len, stdin));
    return 0;

最后，示例编译并运行命令：

gcc main.c override_getline.c && ./a.out

使用OVERRIDE_GETLINE 定义，自定义函数被调用，如果它被注释掉，正常的库函数被调用，两者都按预期工作。

问题

正确的说法是什么？ “覆盖”、“阴影”还是其他？

这是 gcc 特定的，还是 POSIX，或 ANSI C，甚至完全未定义？

如果函数是 ANSI C 函数或（如这里）POSIX 函数，有什么区别吗？

覆盖函数在哪里被调用？至少通过同一链接中的其他.o 文件，我认为.a 文件也添加到链接命令中。使用链接器的-l 命令行选项添加的静态或动态库怎么样？

如果可能，如何从覆盖的 getline 调用库版本的 getline？

【参考方案1】：

链接器将首先搜索您在命令行中提供的文件中的符号，然后再搜索库。这意味着一旦它看到getline 已被定义，它将不再寻找另一个getline 符号。这就是链接器在所有平台上的工作方式。

这当然对您的第五点有影响，因为从链接器的角度来看，您的函数是原始的，因此不可能调用“原始”getline .

对于第五点，你可能想看看例如this old answer.

【讨论】：

没办法调用原版？使用dlopen + dlsym 怎么样？

@cnicutar 好吧，没有简单的方法。最简单的方法可能是使用链接器的 --wrap 参数，我刚刚更新了我的答案，并提供了如何操作的链接。

在将函数重命名为__wrap_getline 后使用gcc -Wl,--wrap=getline main.c override_getline.c 编译，并在调试打印运行良好后从中调用__real_getline（main.c 仍然调用普通getline）！

至于标准的编译器无关方法：您不能创建调用原始符号的具有不同名称（前缀）的包装函数，将其与原始库链接到目标文件中，然后创建包装使用调用已链接的前缀函数名称的原始名称？不过没试过。

【参考方案2】：

没有标准方法可以在您的程序中使用两个同名函数，但是通过一些类似 UNIX 的实现（尤其是 GNU libc），您或许可以摆脱这种情况：

#define _GNU_SOURCE
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>

ssize_t getline(char **lineptr, size_t *n, FILE *stream)

   ssize_t (*realfunc)(char**, size_t *, FILE*) =
       (ssize_t(*)(char**, size_t *, FILE*))(dlsym (RTLD_NEXT, "getline"));
   return realfunc(lineptr, n, stream);

您需要为此链接-ldl。

【参考方案3】：

这里发生的是您依赖于链接器的行为。链接器会在看到标准库中的版本之前找到您的 getline 实现，因此它会链接到您的例程。所以实际上你通过链接顺序的机制覆盖了这个函数。当然，其他链接器的行为可能会有所不同，如果您指定适当的命令行开关，我相信 gcc 链接器甚至可能会抱怨重复符号。

为了能够同时调用您的自定义例程和库例程，您通常会求助于宏，例如

#ifdef OVERRIDE_GETLINE
#define GETLINE(l, n, s) my_getline(l, n, s)
#else
#define GETLINE(l, n, s) getline(l, n, s)
#endif

#ifdef OVERRIDE_GETLINE
ssize_t my_getline(char **lineptr, size_t *n, FILE *stream)

   // ...
   return getline(lineptr, n, stream);

#endif

请注意，这需要您的代码将getline 称为GETLINE，这相当难看。

【讨论】：

如果我在应用程序代码（不同的源文件）中定义了两次getline，那么我会得到链接器error。这里甚至没有警告。我会看看我是否能找到会引发带有问题代码的警告的开关。

我认为这可能是由于 object files 和 libraries 之间的差异以及链接器处理它们的方式。

【参考方案4】：

如果您与共享库链接，您会看到预期的行为。链接器只会将它分配给您的功能，就像它最初一样。它也可以从任何其他外部库函数中正确调用，因为链接器会在扫描链接库时使您的函数可导出。

但是 - 如果你没有链接到你的函数的外部库（所以它没有标记为可导出，也没有插入符号表），然后 dlopen() 一些想要使用它的库在运行时 - 它不会找到所需的功能。此外，如果您首先 dlopen(RTLD_NOW|RTLD_GLOBAL) 原始库，则每个后续 dlopen() 的库都将使用 this 库代码，而不是您的。无论如何，您的代码（或您在编译阶段而不是运行时链接的任何库）仍将与您的函数保持一致。