为什么程序会打印共享对象全局变量的错误值？

Question

我使用以下命令从以下C代码构建了一个共享对象：

gcc -fPIC -shared libx.c -o libx.so

libx.c

extern int printf(const char *, ...);

int libvar = 250;

void libfunc(){

    printf("%d,",libvar);    
}

我使用以下命令将以下C代码链接到libx.so库：

gcc -no-pie -lx -L ./ -o main main.c

-no-pie : 告诉编译器生成一个ELF可执行文件而不是共享对象（因为这是我的编译器的默认设置）。

main.c

extern void libfunc();

int main(){
    libfunc();
}

现在，当启动程序时，理论上，动态加载器将把共享库libx.so映射到运行进程（./main）的地址空间中，并解析符号libfunc和libvar（对于PIC更改.got和.plt段中的内容），最终它将解析printf符号，然后打印libvar的值，即250。
但是程序却打印出了一些奇怪的值：

root@afr0ck:~# ./main; printf "\n"
-1076465840

我已经花了很长时间来进行调试，但是我无法弄清楚发生了什么！

- Karim Manaouil

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这是同一份代码吗？你的输出甚至没有逗号？使用的是哪个GCC版本，哪个平台？在Linux上链接失败了（依赖项顺序错误）！ - Antti Haapala -- Слава Україні

有趣的是，如果我不在末尾加上-lx -L ./，就会出现链接器错误。即使是这样，我还需要将库安装在/lib中，因为它在当前工作目录中找不到。我使用的是Ubuntu 64位，也是6.3.0版本的。 - Antti Haapala -- Слава Україні

@AnttiHaapala 好的，这太尴尬了，我在/lib中使用了错误的共享对象。我忘记复制新库了。 - Karim Manaouil

@BasileStarynkevitch 无法删除该问题。但是，它可能会帮助到其他人！ - Karim Manaouil

不行，因为你没有解释哪里出了问题。这与你在问题中展示的代码不同（而是系统配置错误的问题）。 - Basile Starynkevitch

Answer 1

我稍微修改了你的示例。我的libfunc现在包含：

void libfunc(){
  printf("in libfunc libvar=%d\n",libvar);    
}

请注意，gcc参数的顺序非常重要（您的gcc参数顺序不正确）。有关更多信息，请阅读调用GCC。

我使用以下命令编译了您的库：

gcc -fPIC -shared -Wall libx.c -o libx.so

然后我用以下命令编译了您的 main.c 文件：

gcc -Wall main.c -L. -lx -o main

然后执行失败，出现了以下错误：

 ./main: error while loading shared libraries: libx.so: cannot open 
                      shared object file: No such file or directory

这是正常的，参见ld-linux(8)

要纠正该错误，可以将LD_LIBRARY_PATH设置为包含libx.so目录（例如.），可以通过在运行程序的同一终端中输入以下命令来实现：
export LD_LIBRARY_PATH=.

或者使用适当的rpath编译您的程序。

  gcc -Wall main.c -Wl,-rpath,. -L. -lx -o main

无论哪种情况，我都得到了

  in libfunc libvar=250

当运行./main时，如预期所示。

顺便提一下，使用strace（1）可以帮助您找到错误（不在您展示的代码中，而是系统配置错误）。您还可以使用-g编译库和可执行文件，然后使用gdb调试器。

- Basile Starynkevitch

Answer 2

由于这是一个动态变量，因此libvar在堆中分配不安全，可能会被其他在操作系统中使用相同内存的程序更改。

最佳实践是如果需要更改，则使用常量或每次调用时传递值。

- Gustavo Magalhães

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这不是 ELF 目标的工作方式（似乎是 OP 正在使用的）。 - Florian Weimer

Answer 3

有人指出库文件在/lib中，所以我去检查了一下，发现我使用了错误的库文件，它定义了相同的符号libfunc和libvar，并且在函数libfunc中有一些其他的printf导致程序打印了错误的值。
因此，从技术上讲，这两个库之间的区别在于printf中的格式字符串参数，而我在调试时没有检查。

- Karim Manaouil