glibc弃用的__malloc_hook功能的替代方案

问题描述 投票：30回答：3

我正在为C编写一个内存分析器，因为它通过malloc_hooks拦截了对malloc，realloc和free函数的调用。不幸的是，由于它们在多线程环境中的不良行为而被弃用。我找不到描述替代最佳实践解决方案的文档来实现同样的事情，有人可以启发我吗？

我已经读过一个简单的#define malloc(s) malloc_hook(s)可以解决这个问题，但是这对我想到的系统设置不起作用，因为它太过于干扰原始代码库，不适合在分析/跟踪工具中使用。必须手动更改原始应用程序代码是任何体面的分析器的杀手。最理想的是，我要寻找的解决方案只需链接到可选的共享库即可启用或禁用。例如，我当前的设置使用__attribute__ ((constructor))声明的函数来安装截取的malloc钩子。

谢谢

c gcc malloc deprecated glibc
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在尝试了一些事情后，我终于设法弄清楚如何做到这一点。

首先，在glibc中，malloc被定义为弱符号，这意味着它可以被应用程序或共享库覆盖。因此，不一定需要LD_PRELOAD。相反，我在共享库中实现了以下功能：

void*
malloc (size_t size)
{
  [ ... ]
}

由应用程序而不是glibcs malloc调用。

现在，为了相当于__malloc_hooks功能，仍然缺少一些东西。

1.）来电者地址

除了malloc的原始参数之外，glibcs __malloc_hooks还提供了调用函数的地址，这实际上是malloc将返回的返回地址。为了达到同样的目的，我们可以使用gcc中提供的__builtin_return_address函数。我没有看过其他的编译器，因为我无论如何都只限于gcc，但是如果你碰巧知道怎么做这样的东西，请给我发表评论:)

我们的malloc功能现在看起来像这样：

void*
malloc (size_t size)
{
  void *caller = __builtin_return_address(0);
  [ ... ]
}

2.）从钩子中访问glibcs malloc

因为我在我的应用程序中仅限于glibc，所以我选择使用__libc_malloc来访问原始的malloc实现。或者，可以使用dlsym(RTLD_NEXT, "malloc")，但是可能存在这个函数在第一次调用时使用calloc的缺陷，可能导致无限循环导致段错误。

完整的malloc钩子

我完整的挂钩功能现在看起来像这样：

extern void *__libc_malloc(size_t size);

int malloc_hook_active = 0;

void*
malloc (size_t size)
{
  void *caller = __builtin_return_address(0);
  if (malloc_hook_active)
    return my_malloc_hook(size, caller);
  return __libc_malloc(size);
}

其中my_malloc_hook看起来像这样：

void*
my_malloc_hook (size_t size, void *caller)
{
  void *result;

  // deactivate hooks for logging
  malloc_hook_active = 0;

  result = malloc(size);

  // do logging
  [ ... ]

  // reactivate hooks
  malloc_hook_active = 1;

  return result;
}

当然，calloc，realloc和free的钩子类似。

动态和静态链接

使用这些功能，动态链接开箱即用。链接包含malloc钩子实现的.so文件将导致从应用程序中调用malloc，并且所有库调用都将通过我的钩子进行路由。但静态链接存在问题。我还没有完全绕过它，但在静态链接中malloc不是一个弱符号，导致链接时出现多重定义错误。

如果由于某种原因需要静态链接，例如将第三方库中的函数地址通过调试符号转换为代码行，则可以静态链接这些第三方库，同时仍动态链接malloc挂钩，避免多重定义问题。我还没有找到一个更好的解决方法，如果你知道一个，请随时给我留言。

这是一个简短的例子：

gcc -o test test.c -lmalloc_hook_library -Wl,-Bstatic -l3rdparty -Wl,-Bdynamic

3rdparty将静态链接，而malloc_hook_library将动态链接，导致预期的行为，并且3rdparty中的函数地址可通过test中的调试符号进行翻译。挺整洁的，对吧？

结论

上面的技术描述了一种非弃用的，几乎与__malloc_hooks相同的方法，但有一些平均限制：

__builtin_caller_address只适用于gcc

__libc_malloc只适用于glibc

dlsym(RTLD_NEXT, [...])是glibc的GNU扩展

链接器标志-Wl,-Bstatic和-Wl,-Bdynamic特定于GNU binutils。

换句话说，这个解决方案是完全不可移植的，如果要将钩子库移植到非GNU操作系统，则必须添加替代解决方案。

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您可以使用LD_PRELOAD和dlsym在http://www.slideshare.net/tetsu.koba/presentations上查看“malloc和free的提示”

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刚刚设法使用包含__malloc_hook的NDK构建代码。

根据https://android.googlesource.com/platform/bionic/+/master/libc/include/malloc.h的说法，看起来它已在Android API v28中重新设置，esp：

extern void* (*volatile __malloc_hook)(size_t __byte_count, const void* __caller) __INTRODUCED_IN(28);
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