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What are Dynamic Libraries ?

动态库会在使用时动态地加载到内存中。在 Linux 上，动态库以 .so 结尾，在 macOS 上是 .dylib，而在 Windows 上是 .dll。

Usage

以 macOS 为例，首先新建两个文件 lib.c 和 lib.h。

1 2	//lib.h void lib_print();

//lib.c
#include <stdio.h>
void lib_print() {
    printf("Hello World from lib!");
}

然后编译出 .dylib 文件：

gcc -dynamiclib lib.c -o libtest.dylib

编写 main.c 文件来验证一下：

#include "lib.h"
int main() {
    lib_print();
    return 0;
}

编译的时候指定要链接的动态库：

gcc main.c -L. -ltest -o main

标准的动态库都以 lib 开头，如这里的 libtest.dylib 。如果不以 lib 开头，linker 就找不到它。

Load on Runtime

在编译时制定要链接的动态库，这种用法看起来和静态库差不多。但动态库之所以动态的一个原因正是它可以在运行时动态地加载。

修改 main.c 文件：

#include <dlfcn.h>
#include "lib.h"

typedef void(*Func)();

int main() {
    void *lib_handle = dlopen("libtest.dylib", RTLD_LAZY);
    Func lib_func = dlsym(lib_handle, "lib_print");
    lib_func();
    return 0;
}

其中，dlopen 用于装载和链接一个动态库，而 dlsym 会返回 symbol 的地址。

.dylib vs .a

动态链接会降低包体积
将静态的事情放在动态来做，会拖慢程序的运行速度。但是 Apple 提供了 shared library cache 来做缓存。
即使有缓存，仍需要查找 Procedure Linkage Table (PLT) 表。这个表记录了之前已经调用过的函数的地址。

Function Interposing

dyld 提供了一般的 loader 没有的功能：函数拦截。这样我们可以轻松地 Hook 其他动态库中的函数（比如系统调用）。而在 Linux 中，Hook 系统调用就麻烦些。

出自 Mac OS X and iOS Internals: To the Apple’s Core 中的替换掉 malloc 和 free 的例子在互联网上已经泛滥，这里就不再赘述。在这个例子中，我们 Hook 掉之前 lib.c 重的 lib_print 函数。

新建一个 libhook.c 文件。

//libhook.c
#include <stdio.h>
#include "lib.h"

#define DYLD_INTERPOSE(_replacment,_replacee) \
   __attribute__((used)) static struct{ const void* replacment; const void* replacee; } _interpose_##_replacee \
            __attribute__ ((section ("__DATA,__interpose"))) = { (const void*)(unsigned long)&_replacment, (const void*)(unsigned long)&_replacee };

void another_print() {
    printf("www.wangluyuan.cc");
}

DYLD_INTERPOSE(another_print, lib_print)

中间的宏定义来源于 /include/mach-o/dyld-interposing.h 中。我们把它编译成一个动态库：

gcc -dynamiclib libhook.c -o libhook.dylib -L. -ltest

然后，通过 dyld 的环境变量，将这个动态库强制插入已经编译好的 main 程序中：

DYLD_INSERT_LIBRARIES=libhook.dylib ./main

//main.c
#include "lib.h"
int main() {
    lib_print();
    return 0;
}

我们会发现 lib_print 的实现已经被替换了，而 main 对此毫不知情，表示很无辜。

# dyld

Luyuan Wang

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.dylib vs .a

Function Interposing

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