如果在同一个翻译单元中调用函数，为什么需要重定位

Question

所以我有两个文件，一个是我的库，一个是主程序可执行文件。图书馆：

static int internal1(int a, int b){
  return a + b;
}

namespace {
  int internal2(int a, int b){
    return a + b;
  }
}

void external2(int qq, int zz){

}

void external(int a, int b){
  external2(a, b);
  internal1(a, b);
  internal2(a, b);
}

编译与g++ -c -O0 -fPIC -o libtest.o libtest.cpp和g++ -shared -o libtest.so libtest.o

主要编程：

extern void external(int a, int b);

int main(){
  external(1, 2);
  return 0;
}

用g++ -O0 -L. -ltest -o tester tester.cpp编译

现在，如果我转储tester的重定位信息，我会得到我所期望的：

Relocation section '.rela.dyn' at offset 0x4d0 contains 1 entries:
  Offset          Info           Type           Sym. Value    Sym. Name + Addend
000000600a48  000100000006 R_X86_64_GLOB_DAT 0000000000000000 __gmon_start__ + 0

Relocation section '.rela.plt' at offset 0x4e8 contains 3 entries:
  Offset          Info           Type           Sym. Value    Sym. Name + Addend
000000600a68  000300000007 R_X86_64_JUMP_SLO 0000000000000000 __libc_start_main + 0
000000600a70  000400000007 R_X86_64_JUMP_SLO 0000000000000000 _Z8externalii + 0
000000600a78  000a00000007 R_X86_64_JUMP_SLO 0000000000400578 __gxx_personality_v0 + 0

和外部在重定位列表上，因为它必须找到地址并将其放入。

但是我不明白的是，当我转储共享对象的重定位列表时，为什么我在共享对象的重定位列表上看到external2。为什么它不仅仅像对内部链接的函数那样自动放入地址。

Relocation section '.rela.dyn' at offset 0x460 contains 5 entries:
  Offset          Info           Type           Sym. Value    Sym. Name + Addend
0000002007d8  000000000008 R_X86_64_RELATIVE                    00000000002007d8
000000200990  000200000006 R_X86_64_GLOB_DAT 0000000000000000 __gmon_start__ + 0
000000200998  000300000006 R_X86_64_GLOB_DAT 0000000000000000 _Jv_RegisterClasses + 0
0000002009a0  000400000006 R_X86_64_GLOB_DAT 0000000000000000 __cxa_finalize + 0
0000002009d0  000500000001 R_X86_64_64       0000000000000000 __gxx_personality_v0 + 0

Relocation section '.rela.plt' at offset 0x4d8 contains 2 entries:
  Offset          Info           Type           Sym. Value    Sym. Name + Addend
0000002009c0  000400000007 R_X86_64_JUMP_SLO 0000000000000000 __cxa_finalize + 0
0000002009c8  000600000007 R_X86_64_JUMP_SLO 0000000000000646 _Z9external2ii + 0

对internal1和internal2的调用不需要重新定位，为什么external2是一个外部符号意味着它现在必须通过GOT查找，即使符号在同一个翻译单元内？为什么它不能像internals那样只进行正常的偏移调用

Answer 1

出于好奇，让我们看看当您尝试在启用了大多数优化的情况下编译（甚至链接）相同的代码时，编译器会执行什么操作。这经常暴露出编译器的双手并列的情况。此外，编译器可以在O0中非常草率/懒惰，所以我避免阅读太多。

使用libtest.cpp编译-O3 -fPIC -c产量：

external2(int, int):
        ret
external(int, int):
        jmp     external2(int, int)@PLT

看看Godbolt：https://gcc.godbolt.org/z/CnRVEX

这非常有趣：GCC显然可以说external2()是无操作的，但它仍然在O3下调用它。

我们可以从中得出什么结论？调用external2()不一定会执行TU版本的external2()中的代码。但这怎么可能呢？ ODR应该允许我们假设同一个二进制文件中的任何external2()都比这个TU中的更差。

这在C ++级别是正确的，但Linux不加载C ++代码。它加载了elfs，它们由不同的规则组成。其中一条规则是您可以使用LD_PRELOAD在可执行文件之前加载符号以拦截它们。通过在PIC代码中将符号设置为外部，链接器将其解释为可重载符号，这将阻止内联（在我的示例中）以及本地跳转（在您的内部）。