从静态库创建共享库时,请保留所有导出的符号

时间:2019-02-13 07:30:09

标签: gcc shared-libraries

我正在从没有源代码的静态库中创建共享库。

许多堆栈溢出问题提供了关于answers的解决方法:

gcc -shared -o libxxx.so -Wl,--whole-archive libxxx.a -Wl,--no-whole-archive

但是,静态库的某些公共函数作为共享库中的隐藏函数包括在内:

$ nm --defined-only libxxx.a | grep __intel_cpu_indicator_init
0000000000000000 T __intel_cpu_indicator_init
$ nm libxxx.so | grep __intel_cpu_indicator_init
00000000030bb160 t __intel_cpu_indicator_init

__ intel_cpu_indicator_init符号从导出变为隐藏。

它不是该过程中唯一隐藏的符号:

$ nm libxxx.a | grep ' T ' | wc -l
37969
$ nm libxxx.so | grep ' T ' | wc -l
37548
$ nm libxxx.a | grep ' t ' | wc -l
62298
$ nm libxxx.so | grep ' t ' | wc -l
62727

请注意,37969 + 62298 = 100267和37548 + 62727 = 100275。

我可以做些什么使链接程序生成一个共享库,其中包含静态库中的所有公共符号,也可以在共享库中公开吗?

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

当某些全局符号定义在某些 libxxx.a中归档的目标文件是用function attribute编译的 或variable attribute visibility("hidden")

此属性的作用是,当目标文件包含 全局符号定义链接到共享库中:

  • 在输出共享库的静态符号表(.symtab)中,符号的链接从全局更改为局部, 因此,当该共享库与其他任何库链接时,链接器将看不到符号的定义。
  • 将符号定义 not 添加到输出共享库的 dynamic 符号表(.dynsym)中(默认情况下为) 因此,当将共享库加载到进程中时,加载器同样无法找到该符号的定义。

简而言之,出于动态链接的目的,隐藏了目标文件中的全局符号定义。

使用以下方法进行检查:

$ readelf -s libxxx.a | grep HIDDEN

,我希望您能获得未导出的全局符号的点击量。如果没有 您无需再阅读,因为我对您看到的内容没有其他解释 而且不会指望我建议不要用脚开枪射击。

这是一个例子:

交流

#include <stdio.h>

void aa(void)
{
    puts(__func__);
}

b.c

#include <stdio.h>

void __attribute__((visibility("hidden"))) bb(void)
{
    puts(__func__);
}

de.c

#include <stdio.h>

void __attribute__((visibility("default"))) dd(void)
{
    puts(__func__);
}

void ee(void)
{
    puts(__func__);
}

我们将像这样编译a.cb.c

$ gcc -Wall -c a.c b.c

我们可以看到符号aaab在它们各自的对象文件中已定义并且是全局的:

$ nm --defined-only a.o b.o

a.o:
0000000000000000 T aa
0000000000000000 r __func__.2361

b.o:
0000000000000000 T bb
0000000000000000 r __func__.2361

但是我们也可以观察到这种差异:

$ readelf -s a.o

Symbol table '.symtab' contains 13 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
    ...
    10: 0000000000000000    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 aa
    ...

相比:

$ readelf -s b.o

Symbol table '.symtab' contains 13 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
    ...
    10: 0000000000000000    19 FUNC    GLOBAL HIDDEN     1 bb
    ...

aa是具有GLOBAL可见度的DEFAULT符号,而bbGLOBAL 具有HIDDEN可见性的符号。

我们将以不同的方式编译de.c

$ gcc -Wall -fvisibility=hidden -c de.c

在这里,我们指示编译器任何符号都应隐藏 可见性,除非为以下对象指定了反补贴的visibility属性 它在源代码中。因此,我们看到:

$ readelf -s de.o

Symbol table '.symtab' contains 15 entries:
     0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
    ...
    11: 0000000000000000    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 dd
    ...
    14: 0000000000000013    19 FUNC    GLOBAL HIDDEN     1 ee

在静态库中归档这些目标文件不会改变它们:

$ ar rcs libabde.a a.o b.o de.o

然后将它们都链接到共享库中

$ gcc -o libabde.so -shared -Wl,--whole-archive libabde.a -Wl,--no-whole-archive

我们发现:

$ readelf -s libabde.so | egrep '(aa|bb|dd|ee|Symbol table)'
Symbol table '.dynsym' contains 8 entries:
     6: 0000000000001105    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 aa
     7: 000000000000112b    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 dd
Symbol table '.symtab' contains 59 entries:
    45: 0000000000001118    19 FUNC    LOCAL  DEFAULT   12 bb
    51: 000000000000113e    19 FUNC    LOCAL  DEFAULT   12 ee
    54: 0000000000001105    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 aa
    56: 000000000000112b    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 dd

bbee(在目标文件中具有GLOBAL可见性的HIDDEN), LOCALlibabde.so的静态符号中,并且完全不存在 从其动态符号表中获取。

鉴于此,您可能希望重新评估您的任务

libxxx.a的目标文件中被赋予隐藏可见性的符号具有 被隐藏,因为编辑它们的人有理由 希望将他们隐藏在动态联系之外。您是否有需要的反补贴 导出它们以进行动态链接?还是您只想导出它们,因为 您已经注意到它们没有导出,也不知道为什么不这样做?

但是,如果您想取消隐藏隐藏的符号,并且无法更改源代码 在libxxx.a中归档的目标文件中,最不麻烦的方法是:

  • libxxx.a提取每个目标文件
  • 在其全局定义中使用HIDDEN可视性替换DEFAULT
  • 将其放入新的存档libyyy.a
  • 然后使用libyyy.a代替libxxx.a

用于篡改目标文件的binutils工具是objcopy。 但是objcopy无法直接操作 一个符号,您就必须为“达到效果 “”隐藏隐藏的符号:

  • 使用objcopy --redefine-sym,将每个隐藏的全局符号S重命名为__hidden__S
  • 使用objcopy --add-symbol,添加一个新的全局符号S,其值与__hidden_S相同 但默认情况下获得DEFAULT可见性。

最后出现两个具有相同定义的符号:原始隐藏的一个 以及新的未隐藏别名。

更可取的是,可以简单而又更改符号在 一个ELF目标文件,一种方法是提交LIEF library (Library to Instrument Executable Formats)- 瑞士军队电锯用于对象和可执行文件的更改 1

这是一个Python脚本,它调用pylief(LIEF Python模块)取消隐藏 ELF对象文件中隐藏的全局变量:

unhide.py

#!/usr/bin/python
# unhide.py - Replace hidden with default visibility on global symbols defined
#   in an ELF object file

import argparse, sys, lief
from lief.ELF import SYMBOL_BINDINGS, SYMBOL_VISIBILITY, SYMBOL_TYPES

def warn(msg):
    sys.stderr.write("WARNING: " + msg + "\n")

def unhide(objfile_in, objfile_out = None, namedsyms=None):
    if not objfile_out:
        objfile_out = objfile_in
    binary = lief.parse(objfile_in)
    allsyms = { sym.name for sym in binary.symbols }
    selectedsyms = set([])
    nasyms = { sym.name for sym in binary.symbols if \
                            sym.type == SYMBOL_TYPES.NOTYPE or \
                            sym.binding != SYMBOL_BINDINGS.GLOBAL or \
                            sym.visibility != SYMBOL_VISIBILITY.HIDDEN }
    if namedsyms:
        namedsyms = set(namedsyms)
        nosyms = namedsyms - allsyms
        for nosym in nosyms:
            warn("No symbol " + nosym + " in " + objfile_in + ": ignored")
        for sym in namedsyms & nasyms:
            warn("Input symbol " + sym + \
                " is not a hidden global symbol defined in " + objfile_in + \
                ": ignored")
        selectedsyms = namedsyms - nosyms
    else:
        selectedsyms = allsyms

    selectedsyms -= nasyms
    unhidden = 0;
    for sym in binary.symbols:
        if sym.name in selectedsyms:
            sym.visibility = SYMBOL_VISIBILITY.DEFAULT
            unhidden += 1
            print("Unhidden: " + sym.name)
    print("{} symbols were unhidden".format(unhidden))
    binary.write(objfile_out)

def get_args():
    parser = argparse.ArgumentParser(
        description="Replace hidden with default visibility on " + \
            "global symbols defined in an ELF object file.")
    parser.add_argument("ELFIN",help="ELF object file to read")
    parser.add_argument("-s","--symbol",metavar="SYMBOL",action="append",
        help="Unhide SYMBOL. " + \
            "If unspecified, unhide all hidden global symbols defined in ELFIN")
    parser.add_argument("--symfile",
        help="File of whitespace-delimited symbols to unhide")
    parser.add_argument("-o","--out",metavar="ELFOUT",
        help="ELF object file to write. If unspecified, rewrite ELFIN")
    return parser.parse_args()


def main():
    args = get_args()
    objfile_in = args.ELFIN
    objfile_out = args.out
    symlist = args.symbol
    if not symlist:
        symlist = []
    symfile = args.symfile
    if symfile:
        with open(symfile,"r") as fh:
            symlist += [word for line in fh for word in line.split()]
    unhide(objfile_in,objfile_out,symlist)

main()

用法:

$ ./unhide.py -h
usage: unhide.py [-h] [-s SYMBOL] [--symfile SYMFILE] [-o ELFOUT] ELFIN

Replace hidden with default visibility on global symbols defined in an ELF
object file.

positional arguments:
  ELFIN                 ELF object file to read

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  -s SYMBOL, --symbol SYMBOL
                        Unhide SYMBOL. If unspecified, unhide all hidden
                        global symbols defined in ELFIN
  --symfile SYMFILE     File of whitespace-delimited symbols to unhide
  -o ELFOUT, --out ELFOUT
                        ELF object file to write. If unspecified, rewrite
                        ELFIN

这是一个shell脚本:

unhide.sh

#!/bin/bash

OLD_ARCHIVE=$1
NEW_ARCHIVE=$2
OBJS=$(ar t $OLD_ARCHIVE)
for obj in $OBJS; do
    rm -f $obj
    ar xv $OLD_ARCHIVE $obj
    ./unhide.py $obj
done
rm -f $NEW_ARCHIVE
ar rcs $NEW_ARCHIVE $OBJS
echo "$NEW_ARCHIVE made"

需要:

  • $1 =现有静态库的名称
  • $2 =新静态库的名称

并创建包含$2中目标文件的$1,每次修改 unhide.py取消隐藏其所有隐藏的全局定义。

返回我们的插图,我们可以运行:

$ ./unhide.sh libabde.a libnew.a
x - a.o
0 symbols were unhidden
x - b.o
Unhidden: bb
1 symbols were unhidden
x - de.o
Unhidden: ee
1 symbols were unhidden
libnew.a made

并确认可以使用:

$ readelf -s libnew.a | grep HIDDEN; echo Done
Done
$ readelf -s libnew.a | egrep '(aa|bb|dd|ee)'
    10: 0000000000000000    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 aa
    10: 0000000000000000    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 bb
    11: 0000000000000000    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 dd
    14: 0000000000000013    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 ee

最后,如果我们将共享库与新档案重新链接

$  gcc -o libabde.so -shared -Wl,--whole-archive libnew.a -Wl,--no-whole-archive

存档中的所有全局符号都已导出:

$ readelf --dyn-syms libabde.so | egrep '(aa|bb|dd|ee)'
     6: 0000000000001105    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 aa
     7: 000000000000112b    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 dd
     8: 0000000000001118    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 bb
     9: 000000000000113e    19 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 ee

[1] Download C/C++/Python libraries

Debian / Ubuntu提供了C / C ++开发人员软件包lief-dev

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