V2AS问路
学了这么多年C语言，你真的知道全局变量，局部变量，静态变量，本地函数，外部函数是如何区分标识的吗？
阅读原文时间：2023年07月08日阅读：2

文章目录

1. 动态库编译

基本思路为：

  • 先编写两个C文件，其中各自实现几个函数，变量，然后将其分别编译为动态库；
  • 再编写一个实现main函数的C文件，分别调用上述第一步动态库中的函数；
  • 分析最后的可执行文件和动态库文件的符号表；

1.1 第一个C文件：basic.c

这个C文件只定义并实现了四个不同形参的函数、五个静态变量、一个全局变量。由于只关心符号表或者其他二进制内容，因此不具体实现特定功能。

/*************************************************************************
             > File Name: basic.c
             > Author: Toney Sun
             > Mail: vip_13031075266@163.com
       > Created Time: 2020年04月20日 星期一 09时50分51秒
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>

int basic_func=4;
static char *Author="Toney Sun";

void func1()
{
    int tmp_var;
    static char *Mail="vip_13031075266@163.com";
}
void func2(int x)
{
    static char *Mail="vip_13031075266@163.com";
}
int func3(char *a)
{
    static char *Mail="vip_13031075266@163.com";
}
char * func4(int x, int y)
{
    static char *Mail="vip_13031075266@163.com";
}

1.2第二个C文件：demo.c

​ 在demo.c中我定义一个结构体udphdr。然后分别定义了两个全局变量，实现了三个函数：func5, func6, fun7。

/*************************************************************************
             > File Name: demo.c
             > Author: Toney Sun
             > Mail: vip_13031075266@163.com
       > Created Time: 2020年04月19日 星期日 22时33分39秒
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>

struct udphdr{
    short dstport;
    short srcport;
    short checksum;
    short length;
};
enum Date{
    Monday,
    Tuesday,
    Wensday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday,
};
struct udphdr udp1;

enum Date today = Monday;

int iphdr1=10;

extern void func1();
extern void func2(int x);
extern int func3(char *);
extern char * func4(int x, int y);

int fun5(int a)
{
    struct udphdr udp2;
    func1();
    printf("aaaaaaaaaaa\n");
}

int fun6(char *a)
{
    static struct udphdr udp1;
    func2(10);
    printf("aaaaaaaaaaa\n");
}
int fun7(int a, char *b)
{
    func3("test");
    printf("aaaaaaaaaaa\n");
}

1.3第三个C文件：main.c

​ main.c主要用来实现main函数，并调用其他C文件中实现的函数和全局变量。从而观察对比不同的函数、变量在符号表中的异同。

/*************************************************************************
             > File Name: main.c
             > Author: Toney Sun
             > Mail: vip_13031075266@163.com
       > Created Time: 2020年04月20日 星期一 09时44分38秒
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>
extern void func1();
extern int fun5(int a);
extern int fun6(char *a);
extern int fun7(int a, char *b);

extern struct udphdr udp;
extern int iphdr;

int myAge=25;
char *mail="vip_13031075266@163.com";

int show()
{
    printf("Author: Toney Sun\n");
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int a=10;
    int b=11;
    fun5(a);
    fun6("aaaaa");
    fun7(a, "Toney Sun");
    show();

    udp.srcport=4500;
    iphdr=10;
    return 0;
}

2.动态库编译

  • 使用gcc工具将basic.c编译为libbasic.so;

  • 使用gcc工具将demo.c编译为libdemo.so；

  • 使用gcc工具将main.c链接上述两个动态库后编译为a.out

    **注意：**我们不是为了执行该a.out， 而是想查看上述三个二进制文件的内容(符号表)。

    toney@ubantu$ gcc -shared -fpic -o libdemo.so demo.c
    toney@ubantu$ gcc -shared -fpic -o libbasic.so basic.c
    toney@ubantu$ gcc main.c -L./ -ldemo -lbasic
    toney@ubantu$ ls -l
    total 35
    -rwxrwxrwx 1 root root 8552 4月 20 10:18 a.out
    -rwxrwxrwx 1 root root 454 4月 20 09:52 basic.c
    -rwxrwxrwx 1 root root 763 4月 20 09:49 demo.c
    -rwxrwxrwx 1 root root 8016 4月 20 09:43 demo.so
    -rwxrwxrwx 1 root root 7528 4月 20 10:17 libbasic.so
    -rwxrwxrwx 1 root root 8128 4月 20 10:17 libdemo.so
    -rwxrwxrwx 1 root root 846 4月 20 10:18 main.c

链接怎么还有个顺序问题:(

toney@ubantu$ gcc main.c -L./ -lbasic -ldemo
.//libdemo.so: undefined reference to `func3'
.//libdemo.so: undefined reference to `func1'
.//libdemo.so: undefined reference to `func2'
collect2: error: ld returned 1 exit status
toney@ubantu$ gcc main.c -L./ -ldemo -lbasic
toney@ubantu$

3.二进制内容分析

3.1 libbasic.so分析

3.1.1 basic.c内容汇总

序号

函数或变量

性质

1

void func1()

自定义函数

2

void func2(int x)

自定义函数

3

int func3(char *a)

自定义函数

4

char * func4(int x, int y)

自定义函数

5

int basic_func;

自定义全局变量

6

static char *Author;

自定义全局静态变量

7

static char *Mail;

func1内定义局部静态变量

8

static char *Mail;

func2内定义局部静态变量

9

static char *Mail;

func3内定义局部静态变量

10

static char *Mail;

func4内定义局部静态变量

3.1.2 libbasic.so符号表

  • 使用nm工具查看符号表内容（当然也可以使用其他工具查看，例如objdump, readelf, ldd等）：

    toney@ubantu$ nm libbasic.so
    0000000000201028 d Author ==================全局静态变量=================
    0000000000201020 D basic_func ====================全局变量==================
    0000000000201050 B bss_start 0000000000201050 b completed.7698 w _cxa_finalize 00000000000005a0 t deregister_tm_clones 0000000000000630 t __do_global_dtors_aux 0000000000200e88 t __do_global_dtors_aux_fini_array_entry 0000000000201018 d __dso_handle 0000000000200e90 d _DYNAMIC 0000000000201050 D _edata 0000000000201058 B _end 00000000000006a4 T _fini 0000000000000670 t frame_dummy 0000000000200e80 t __frame_dummy_init_array_entry 00000000000007e8 r __FRAME_END
    000000000000067a T func1 ===================实现函数===================
    0000000000000681 T func2 ===================实现函数===================
    000000000000068b T func3 ===================实现函数===================
    0000000000000696 T func4 ===================实现函数===================
    0000000000201000 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE
    w gmon_start
    00000000000006d0 r GNU_EH_FRAME_HDR 0000000000000568 T _init w _ITM_deregisterTMCloneTable w _ITM_registerTMCloneTable 0000000000201030 d Mail.2252 ================局部静态变量=================== 0000000000201038 d Mail.2256 ================局部静态变量=================== 0000000000201040 d Mail.2260 ================局部静态变量=================== 0000000000201048 d Mail.2265 ================局部静态变量=================== 00000000000005e0 t register_tm_clones 0000000000201050 d __TMC_END

  • 使用nm -Da 查看本动态库定义的内容信息

    toney@ubantu$ nm -Da libbasic.so
    0000000000201020 D basic_func ----------------1----------------
    0000000000201050 B bss_start w __cxa_finalize 0000000000201050 D _edata 0000000000201058 B _end 00000000000006a4 T _fini 000000000000067a T func1 ----------------2---------------- 0000000000000681 T func2 ----------------3---------------- 000000000000068b T func3 ----------------4---------------- 0000000000000696 T func4 ----------------5---------------- w __gmon_start
    0000000000000568 T _init
    w _ITM_deregisterTMCloneTable
    w _ITM_registerTMCloneTable

3.1.3 小结
  • 本文件内定义的全局变量用‘D’来表示；
  • 本文件内定义的全局静态变量用‘d’来表示；
  • 本文件内实现的函数用‘T’来表示；
  • 不同函数内定义的静态变量在符号表中的符号有所差别，因此不会出现混淆的问题。
  • 从上述内容可以猜测：使用‘d’表示的变量不能被其他文件引用（上述‘d’标识的都是静态变量，这也比较合理）

3.2 libdemo.so分析

3.2.1 demo.c内容汇总

序号

函数或变量

性质

1

struct udphdr udp1;

自定义的全局结构体变量

2

static struct udphdr udp2;

自定义全局静态变量

3

struct udphdr udp2;

自定义局部变量

4

enum Date today

自定义全局枚举变量

5

int iphdr;

自定义全局变量

6

extern void func1();

外部函数

7

extern void func2(int x);

外部函数

8

extern int func3(char *);

外部函数

9

extern char * func4(int x, int y);

外部函数

10

int fun5(int a)

自定义函数

11

int fun6(char *a)

自定义函数

12

int fun7(int a, char *b)

自定义函数

3.2.2 demo.so符号表

同样的，我们使用nm工具来查看动态库符号表信息：

toney@ubantu$ nm libdemo.so
0000000000201044 B __bss_start
0000000000201048 b completed.7698
                 w __cxa_finalize@@GLIBC_2.2.5
00000000000006b0 t deregister_tm_clones
0000000000000740 t __do_global_dtors_aux
0000000000200e18 t __do_global_dtors_aux_fini_array_entry
0000000000201038 d __dso_handle
0000000000200e20 d _DYNAMIC
0000000000201044 D _edata
0000000000201068 B _end
0000000000000800 T _fini
0000000000000780 t frame_dummy
0000000000200e10 t __frame_dummy_init_array_entry
0000000000000908 r __FRAME_END__
000000000000078a T fun5                            =============================
00000000000007ae T fun6                            =============================
00000000000007d3 T fun7                            =============================
                 U func1                        =============================
                 U func2                        =============================
                 U func3                        =============================
0000000000201000 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
                 w __gmon_start__
000000000000081c r __GNU_EH_FRAME_HDR
0000000000000638 T _init
0000000000201040 D iphdr1                        =============================
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
                 U puts@@GLIBC_2.2.5
00000000000006f0 t register_tm_clones
0000000000201048 d __TMC_END__
0000000000201050 B today                        =============================
0000000000201060 B udp1                            =============================
0000000000201058 b udp1.2278                    =============================
3.2.3 小结

  • 结构体变量(非基本型变量)使用‘B’或‘b’来标识。

    • 全局结构体变量使用‘B’标识
    • 局部静态结构体变量使用‘b’标识
    • 局部变量不会显示在符号表中

  • 本文件内使用的函数使用‘T’标识

  • 引用其他文件的函数使用‘U’标识

3.3 可执行文件a.out分析

3.3.1 main.c内容汇总

序号

函数或变量

性质

1

extern void func1();

引用外部函数

2

extern int fun5(int a);

引用外部函数

3

extern int fun6(char *a);

引用外部函数

4

extern int fun7(int a, char *b);

引用外部函数

5

extern struct udphdr udp1;

引用外部结构体变量

6

extern int iphdr1;

引用外部基本类型变量

7

int myAge=25;

本地全局变量

8

char *mail=“vip_13031075266@163.com”;

本地全局静态变量

3.3.2 a.out符号表

同样使用nm工具进行查看：

toney@ubantu$ nm a.out
0000000000201020 B __bss_start
0000000000201030 b completed.7698
                 w __cxa_finalize@@GLIBC_2.2.5
0000000000201000 D __data_start
0000000000201000 W data_start
00000000000007a0 t deregister_tm_clones
0000000000000830 t __do_global_dtors_aux
0000000000200d88 t __do_global_dtors_aux_fini_array_entry
0000000000201008 D __dso_handle
0000000000200d90 d _DYNAMIC
0000000000201020 D _edata
0000000000201038 B _end
0000000000000974 T _fini
0000000000000870 t frame_dummy
0000000000200d80 t __frame_dummy_init_array_entry
0000000000000b2c r __FRAME_END__
                 U fun5                    ============1==============
                 U fun6                    ============2==============
                 U fun7                    ============3==============
0000000000200fa0 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
                 w __gmon_start__
00000000000009c0 r __GNU_EH_FRAME_HDR
00000000000006f8 T _init
0000000000200d88 t __init_array_end
0000000000200d80 t __init_array_start
0000000000000980 R _IO_stdin_used
0000000000201020 B iphdr1                ============4=============
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
0000000000000970 T __libc_csu_fini
0000000000000900 T __libc_csu_init
                 U __libc_start_main@@GLIBC_2.2.5
0000000000201018 d mail                    ============5==============
000000000000088d T main                    ============6==============
0000000000201010 D myAge                ============7==============
                 U puts@@GLIBC_2.2.5
00000000000007e0 t register_tm_clones
000000000000087a T show                    ============8==============
0000000000000770 T _start
0000000000201020 D __TMC_END__
0000000000201028 B udp1                    ============9==============
3.3.3 小结
  • 引用的外部函数使用‘U’来标识
  • 全局变量使用‘D’来标识
  • 全局静态变量使用‘d’来标识
  • 引用的外部全局变量（简单类型和复杂类型）使用‘B’来标识

4.总结

对符号表中常见的变量、函数标识总结如下：

序号

标识

说明

1

T

自定义函数(本文件内)

2

t

尚未分析

3

D

自定义标准类型全局变量（如int, char, float等）

4

d

自定义标准类型静态变量（包括全局静态变量、局部静态变量）

5

B

自定义扩展类型全局变量（如结构体类型，枚举型等）、引用的外部全局变量

6

b

自定义静态扩展类型变量（包括全局静态、局部静态类型变量)

7

U

引用的外部函数

8

局部变量在符号表中是不存在的。

…

…

…

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