Linux下的LD_PRELOAD环境变量与库打桩

LD_PRELOAD是Linux系统的一个环境变量，它可以影响程序的运行时的链接（Runtime linker），它允许你定义在程序运行前优先加载的动态链接库，一方面，我们可以以此功能来使用自己的或是更好的函数（比如，你可以使用Google开发的tcmalloc来提升效率），而另一方面，我们也可以向别人的程序注入程序，从而达到特定的目的。

我们下面以一个 foepn() 函数的例子来展示一下如何实现运行时库打桩。

正常库函数调用

首先，我们建立一个测试目录并在该目录下创建一个文本文件：

mkdir demo && cd demo
touch test.txt

然后，我们在测试目录下准备一个测试程序，在其中用 foepn() 函数打开我们刚刚创建的文本文件，这个过程应该是成功的，因为我们确实有这样一个文本文件：

// perload_test.c#include <stdio.h>int main(){printf("Calling the fopen() function \n");FILE *fd = fopen("test.txt", "r");if (!fd) {printf("fopen() returned NULL\n");return 1;}printf("fopen() suceeded\n");return 0;
}

我们编译运行这个 preload_test.c：

gcc preload_test.c -o preload_test
./preload_test
# 输出：
# Calling the fopen() function
# fopen() suceeded

如我们所预期的，打开文件成功。

运行时库打桩

我们首先准备我们自己想要库打桩的函数 foepn()，在这个函数中无论怎么样都会返回错误：

// myfopen.c#include <stdio.h>FILE *fopen(const char *path, const char *node) {printf("Always failing fopen in myfopen()\n");return NULL;
}

将它编译成一个共享库 myfopen.so：

gcc -shared -fpic myfopen.c -o myfopen.so

然后将其添加到 LD_PRELOAD 环境变量：

export LD_PRELOAD=/home/song/demo/myfopem.so

现在我们在来运行一下刚才编译的 preload 程序（无需重新编译）：

./preload
# 输出：
# Calling the fopen() function
# Always failing fopen in myfopen()
# fopen() returned NULL

虽然目录下确实有这个文本文件可以被打开，但是由于执行的是我们自己的 fopen() 函数，无论如何都会返回错误。这样就成功地使用我们自己的 fopen() 函数完成了运行时库打桩，在运行时，会优先执行环境变量 LD_PRELOAD 中指定的库打桩函数。

警告：测试完之后记得 unset LD_PRELOAD，否则你会发现你什么文件也打不开了，因为系统级的 fopen() 函数已经被我们打桩替换掉了，不信的话可以在unset之前随便vim一个文本试一下。所以，使用库打桩机制时一定要慎重，否则可能造成不堪设想的后果。

库打桩的应用

库打桩机制有很多有意思的应用场景

• 通过添加某些语句，可以追踪自己的程序对某些库函数的调用情况
• 我们可以以此功能来使用自己的或是更好的函数（比如，你可以使用Google开发的tcmalloc来提升效率）
• 可以向别人的程序注入程序，从而达到特定的目的
• …

Ref：

https://fengmuzi2003.gitbook.io/csapp3e/di-07-zhang-lian-jie

https://www.bilibili.com/video/BV1RK4y1R7Kf?p=7