深入理解 Linux 動態鏈接：PLT 與 GOT 表機制詳解

前言

近期在學習 Linux 高級調試技術時，針對動態庫鏈接機制進行了一系列實驗。本文將詳細記錄 PLT（Procedure Linkage Table，過程鏈接表）與 GOT（Global Offset Table，全局偏移表）的交互過程，並通過 GDB 反匯編分析動態鏈接的延遲綁定特性。

基礎概念

• PLT：存放函數入口地址，用於引導動態鏈接器解析符號。
• GOT：存放外部符號的實際運行時地址，首次調用前指向 PLT 中的解析代碼，解析後更新為真實函數地址。

實驗環境與代碼

測試程式碼簡單調用 puts 函數：

#include <stdio.h>

int fun() {
    printf("hello world\n");
}

int main() {
    while(1) {
        fun();
    }
    return 1;
}

在 fun 函數入口設置斷點，啟動 GDB 進行動態分析。

反匯編分析：首次調用流程

1. fun 函數調用點

(gdb) disassemble fun
Dump of assembler code for function fun:
0x080483d4 <+0>: push %ebp
0x080483d5 <+1>: mov %esp,%ebp
0x080483d7 <+3>: sub $0x18,%esp
0x080483da <+6>: movl $0x80484d0,(%esp)
0x080483e1 <+13>: call 0x80482f0 <puts@plt>
0x080483e6 <+18>: leave
0x080483e7 <+19>: ret
End of assembler dump.

偏移量 +13 處的 call 0x80482f0 即為對 puts@plt 的調用。

2. PLT 存根代碼

(gdb) disassemble 0x80482f0
Dump of assembler code for function puts@plt:
0x080482f0 <+0>: jmp *0x804a000
0x080482f6 <+6>: push $0x0
0x080482fb <+11>: jmp 0x80482e0
End of assembler dump.

PLT 條目包含三條指令：

1. 間接跳轉到 GOT 項 0x804a000（即 puts@got.plt）
2. 壓入重定位索引（此處為 0）
3. 跳轉到 PLT0（0x80482e0），進入動態鏈接器解析流程

3. GOT 初始狀態

(gdb) x/x 0x804a000
0x804a000 <puts@got.plt>: 0x080482f6

初始時 GOT 項指向 PLT 條目中的下一條指令（push $0x0），而非真實函數地址。

4. PLT0 解析入口

(gdb) x/10i 0x80482e0
0x80482e0: pushl 0x8049ff8
=> 0x80482e6: jmp *0x8049ffc

查看 0x8049ffc（_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+8）：

(gdb) x/x 0x8049ffc
0x8049ffc <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+8>: 0xb7ff2690

該地址指向動態鏈接器 ld-linux.so.2 內部的 _dl_runtime_resolve 函數，負責符號解析與重定位。

5. 解析後的 GOT 更新

首次調用結束後，再次檢視 GOT 項：

(gdb) x/x 0x804a000
0x804a000 <puts@got.plt>: 0xb7e866a0

地址已更新為 puts 在 libc 中的真實實現地址。後續調用將直接跳轉至此，無需再經動態鏈接器。

總結

動態鏈接採用延遲綁定策略：

• 首次調用：PLT → GOT（指向 PLT 解析代碼） → PLT0 → 動態鏈接器解析符號 → 更新 GOT 為真實地址 → 跳轉執行。
• 再次調用：PLT → GOT（已為真實地址） → 直接跳轉執行，效率等同於靜態鏈接。

此機制平衡了程式啟動速度（避免解析所有符號）與運行效率（熱點函數僅解析一次）。