使用 dlsym() 存根 malloc/free 导致分段错误

Question

我开始涉足单元测试 C 代码（使用检查）和存根函数。我正在努力团结测试我编写的一个小型数据结构库，想测试它对 OOM 的反应。所以我编写了一个简单的 stubs.c 文件，其中包含：

#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <dlfcn.h>

static int malloc_fail_code = 0;
static int calloc_fail_code = 0;

void set_malloc_fail_code(int no) { malloc_fail_code = no; }
void set_calloc_fail_code(int no) { calloc_fail_code = no; }

void *malloc(size_t size)
{
    static void *(*real_malloc)(size_t) = NULL;

    if (!real_malloc)
        real_malloc = (void *(*)(size_t)) dlsym(RTLD_NEXT, "malloc");

    if (malloc_fail_code != 0) {
        errno = malloc_fail_code;
        malloc_fail_code = 0;
        return NULL;
    }

    return real_malloc(size);
}

void *calloc(size_t nmemb, size_t size)
{
    static void *(*real_calloc)(size_t, size_t) = NULL;

    if (!real_calloc)
        real_calloc = (void *(*)(size_t, size_t)) dlsym(RTLD_NEXT, "calloc");

    if (calloc_fail_code != 0) {
        errno = calloc_fail_code;
        calloc_fail_code = 0;
        return NULL;
    }

    return real_calloc(nmemb, size);
}

及其相关 stubs.h 包含两个 setter 的定义。然后我将 stubs.c 编译为名为 libstubs.so 的共享对象。我还将我的库编译为一个名为 libmy_lib.so.

我的测试代码在test.c是这样的：

#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <check.h>

#include "my_lib.h"
#include "stubs.h"

START_TEST(my_test)
{
    ... // using the two setters I force malloc and calloc to return null and set errno to ENOMEM
}
END_TEST

... // check boilerplate to create suite and add tests

然后我将测试可执行文件链接到 libmy_lib.so 和 libstubs.so。运行说可执行文件用段错误问候我。使用 gdb 检查崩溃让我相信我遇到了由于无限递归（gdb 回溯）导致的堆栈溢出：

#0  0x00007ffff7fc143c in calloc (
    nmemb=<error reading variable: Cannot access memory at address 0x7fffff7feff8>, 
    size=<error reading variable: Cannot access memory at address 0x7fffff7feff0>)
    at stubs.c
#1  0x00007ffff7db9c88 in _dlerror_run (operate=operate@entry=0x7ffff7db94f0 <dlsym_doit>, 
    args=args@entry=0x7fffff7ff030) at dlerror.c:148
#2  0x00007ffff7db9570 in __dlsym (handle=<optimized out>, name=<optimized out>) at dlsym.c:70
#3  0x00007ffff7fc1487 in calloc (nmemb=1, size=32) at stubs.c
...

我尝试将 stubs.c 直接包含到 test.c 中，但没有成功。我还尝试编写一个我自己的小型单元测试框架，它扩展了 stubs.c 并且它有效。但是，我不想浪费时间重新发明轮子，而且我确信我在链接时做错了什么，因为我对 compilation/linking.

知之甚少。

对于编译，我使用的是介子构建系统，所以我不知道如何获得确切的命令行参数，但我可以编写构建目标的 MWE：

lib = library(
  'my_lib',
  sources,
  include_directories: includes,
  install: true
)

stubs = shared_library(
  'stubs',
  'stubs.c',
  c_args: ['-g'],
  include_directories: test_includes,
  link_args: ['-ldl']
)

test_exe = executable(
  'test_exe',
  c_args: ['-g'],
  sources: 'test.c',
  dependencies: check,
  link_with: [stubs, lib],
  include_directories: includes + test_includes
)
test('test', test_exe, suite: 'suite')

Answer 1

尝试使用 LD_PRELOAD trick。实现它的介子式方法是：

  test_env = environment()
  test_env.prepend('LD_PRELOAD', stubs.full_path())
  test('test', test_exe, suite: 'suite', env: test_env)

注意：不要 link 使用存根执行。

使用 dlsym() 存根 malloc/free 导致分段错误

Using dlsym() to stub malloc/free leads to segmentation fault

c

unit-testing

linker

meson-build

dlsym