如果在同一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);
}

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

主程序：

extern void external(int a, int b);

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

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

现在，如果我转储 tester 的重定位信息，我会得到我期望的结果：

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

外部在重定位列表中，因为它必须找到地址并将其放入。

然而我不明白的是，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。为什么它不像对具有内部链接的函数那样自动输入地址。

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

internal1 和 internal2 的调用不需要重定位，为什么 external2 作为外部符号意味着它现在必须通过 GOT 和 plt 进行查找甚至虽然符号在同一个翻译单元内？为什么它不能像 internals

那样进行正常的偏移调用

Answer 1

出于好奇，让我们看看当您尝试编译（甚至 link）启用了大多数优化的相同代码时编译器会做什么。这通常会暴露编译器束手无策的情况。此外，编译器可以在 O0 中非常 sloppy/lazy，所以我避免过多地阅读它。

用 -O3 -fPIC -c 编译 libtest.cpp 得到：

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

请参阅 godbolt：https://gcc.godbolt.org/z/CnRVEX

这很有趣：GCC 可以明显地分辨出 external2() 是一个空操作，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一二进制文件中的任何 external2() 与此 TU 中的二进制文件更差。

这在 C++ 级别是正确的，但 Linux 不加载 C++ 代码。它加载小精灵，小精灵按照不同的规则进行游戏。这些规则之一是您可以使用 LD_PRELOAD 在可执行文件之前加载符号以拦截它们。通过在 PIC 代码中将符号设为外部，linker 将其解释为可重载符号，从而防止内联（在我的示例中）以及本地跳转（在您的示例中）。

如果在同一翻译单元中调用函数，为什么需要重定位

Why is there a relocation needed if calling function in same translation unit

c++

linker

g++

elf

linkage