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c - 共享库是否使用与应用程序相同的堆？

coder 2023-06-16 原文

假设我在 Linux 中有一个使用共享库(.so 文件)的应用程序。我的问题是这些库中的代码是否会在与主应用程序相同的堆中分配内存，还是使用自己的堆？

例如，.so 中的一些函数文件调用 malloc ，它会使用与应用程序相同的堆管理器还是另一个？另外，那些共享内存中的全局数据呢？它在哪里？我知道它位于 bss 和数据段中的应用程序，但不知道那些共享对象文件在哪里。

最佳答案

My question is whether the code in those libraries will allocate memory in the same heap as the main application or do they use their own heap?



如果库使用相同的 malloc/free作为应用程序(例如来自 glibc ) - 那么是的，程序和所有库都将使用单个堆。

如果库使用 mmap直接，它可以分配不是程序本身使用的内存的内存。

So for example, some function in the .so file calls malloc, would it use the same heap manager as the application or another one?



如果.so 中的函数调用malloc，则此malloc 与程序中调用的malloc 相同。你可以在 Linux/glibc (>2.1) 中看到符号绑定(bind)日志
 LD_DEBUG=bindings ./your_program

是的，堆管理器的多个实例(具有默认配置)不能在彼此不了解的情况下共存(问题在于在实例之间保持 brk 分配的堆大小同步)。但是当多个实例可以共存时，可以进行配置。

大多数经典的 malloc 实现(ptmalloc*、dlmalloc 等)可以使用两种方法从系统中获取内存:brk和 mmap . Brk 是经典的堆，它是线性的，可以增长或缩小。 Mmap 允许在任何地方获得大量内存；并且您可以以任何顺序将此内存返回给系统(释放它)。

构建 malloc 时，可以禁用 brk 方法。然后 malloc 将仅使用 mmap 模拟线性堆s 甚至会禁用经典的线性堆，并且所有分配都将从不连续的 mmaped 片段进行。

因此，某些库可以拥有自己的内存管理器，例如malloc用 brk 编译禁用或使用非 malloc 内存管理器。这个管理器应该有除 malloc 以外的函数名和 free ，例如 malloc1和 free1或者不应该将此名称显示/导出到动态链接器。

Also, what about the global data in those shared memories. Where does it lie? I know for the application it lies in the bss and data segment, but don't know where it is for those shared object files.



您应该像 ELF 文件一样考虑 program 和 .so 。每个 ELF 文件都有“程序头”( readelf -l elf_file )。数据从 ELF 加载到内存的方式取决于程序头的类型。如果类型为“LOAD”，文件的对应部分将是私有(private)的mmap ed(原文如此!)内存。通常，有 2 个 LOAD 段；第一个用于带有 R+X(读+执行)标志的代码，第二个用于带有 R+W(读+写)标志的数据。两者 .bss和 .data (全局数据)部分放置在具有写入启用标志的 LOAD 类型的段中。

可执行库和共享库都有 LOAD 段。某些段具有 memory_size > file_size。这意味着该段将在内存中扩展；它的第一部分将填充来自 ELF 文件的数据，大小的第二部分 (memory_size-file_size) 将填充为零(对于 *bss 部分)，使用 mmap(/dev/zero)和 memset(0)
当内核或动态链接器将 ELF 文件加载到内存中时，它们不会考虑共享。例如，您想两次启动同一个程序。第一个进程将使用 mmap 加载 ELF 文件的只读部分；第二个进程将执行相同的 mmap(如果 aslr 处于事件状态 - 第二个 mmap 将进入不同的虚拟地址)。页面缓存(VFS 子系统)的任务是在物理内存中保存数据的单个副本(使用 COPY-on-WRITE aka COW)；而 mmap 只会设置从每个进程中的虚拟地址到单个物理位置的映射。如果任何进程将更改内存页；它将在写入时复制到唯一的私有(private)物理内存。

加载代码在 glibc/elf/dl-load.c ( _dl_map_object_from_fd ) 用于 ld.so 和 linux-kernel/fs/binfmt_elf.c对于内核的 ELF 加载器( elf_map ， load_elf_binary )。搜索 PT_LOAD .

因此，全局数据和 bss 数据始终在每个进程中进行私有(private)映射，并使用 COW 进行保护。

堆和堆栈在运行时使用 brk+mmap(堆)和操作系统内核在类似 brk 的进程中自动分配(用于主线程的堆栈)。附加线程的堆栈由 mmap 分配在 pthread_create .

关于c - 共享库是否使用与应用程序相同的堆？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/8866790/

共享使用codemallocbrclinuxgccx86-64

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