Interposición de funciones en C con un ejemplo de malloc() definido por el usuario

La interposición de funciones es el concepto de reemplazar llamadas a funciones en bibliotecas dinámicas con llamadas a contenedores definidos por el usuario.

¿Qué son las aplicaciones?

1. Podemos contar el número de llamadas para funcionar.
2. Almacene la información de la persona que llama y los argumentos pasados ​​a la función para rastrear el uso.
3. Detectar fugas de memoria, podemos anular malloc() y realizar un seguimiento de los espacios asignados.
4. Podemos añadir nuestras propias políticas de seguridad. Por ejemplo, podemos agregar una política de que no se puede llamar a la bifurcación con más de la profundidad de recursión especificada.

¿Cómo hacer la interposición de funciones?
La tarea es escribir nuestro propio malloc() y asegurarse de que nuestro propio malloc() se llame en lugar de la biblioteca malloc(). A continuación se muestra un programa controlador para probar diferentes tipos de interposiciones de malloc().

// File Name : hello.c
  
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
  
int main(void)
{
    // Call to user defined malloc
    void *ptr = malloc(4);
      
    printf("Hello World\n");
    return 0;
}

1. Tiempo de compilación: reemplace la llamada a la biblioteca con nuestra propia función cuando se compila el código fuente.

   /* Compile-time interposition of malloc using C preprocessor.     A local malloc.h file defines malloc as wrapper */    // A file that contains our own malloc function // File Name : mymalloc.c #include <stdio.h> #include <malloc.h> void *mymalloc(size_t s) {    printf("My malloc called");    return NULL; }

   // filename : malloc.h // To replace all calls to malloc with mymalloc #define malloc(size) mymalloc(size) void *mymalloc(size_t size);

   Pasos para ejecutar arriba en Linux:

   // Compile the file containing user defined malloc()
   :~$gcc  -c mymalloc.c
   
   // Compile hello.c with output file name as helloc. 
   // -I. is used to include current folder (.) for header
   // files to make sure our malloc.h is becomes available.
   :~$gcc  -I. -o helloc hello.c mymalloc.o
   
   // Run the generated executable
   :~$./helloc
   My malloc called
   Hello World 

.

2. Tiempo de vinculación : cuando los archivos de objeto reubicables están vinculados estáticamente para formar un archivo de objeto ejecutable.

   // filename : mymalloc.c /* Link-time interposition of malloc using the    static linker’s (ld) "--wrap symbol" flag. */ #include <stdio.h>    // __real_malloc() is used to called actual library // malloc() void *__real_malloc(size_t size);    // User defined wrapper for malloc() void *__wrap_malloc(size_t size) {    printf("My malloc called");    return NULL; }

   Pasos para ejecutar arriba en Linux:

   // Compile the file containing user defined malloc()
   :~$gcc  -c mymalloc.c
   
   // Compile hello.c with output name as hellol  
   // "-Wl,--wrap=malloc" is used tell the linker to use
   //  malloc() to call __wrap_malloc(). And to use 
   // __real_malloc() to actual library malloc() 
   :~$gcc  -Wl,--wrap=malloc -o hellol hello.c mymalloc.o
   
   // Run the generated executable
   :~$./hellol
   My malloc called
   Hello World 

.

3. Tiempo de carga/ejecución: cuando un archivo de objeto ejecutable se carga en la memoria, se vincula dinámicamente y luego se ejecuta.

   La variable de entorno LD_PRELOAD le da al cargador una lista de bibliotecas para cargar antes de un comando o ejecutable.
   Creamos una biblioteca dinámica y nos aseguramos de que esté cargada antes que nuestro ejecutable para hello.c.

   /* Run-time interposition of malloc based on dynamic linker’s    (ld-linux.so) LD_PRELOAD mechanism */ #define _GNU_SOURCE #include <stdio.h>    void *malloc(size_t s) {    printf("My malloc called\n");    return NULL; }

   Pasos para ejecutar arriba en Linux:

   // Compile hello.c with output name as helloc
   :~$gcc -o hellor hello.c
   
   // Generate a shared library myalloc.so. Refer
   // https://www.geeksforgeeks.org/working-with-shared-libraries-set-2/
   // for details.
   :~$gcc -shared -fPIC -o mymalloc.so mymalloc.c
   
   // Make sure shared library is loaded and run before .
   :~$LD_PRELOAD=./mymalloc.so ./hellor
   My malloc called
   Hello World
   

.

El código para malloc definido por el usuario se mantiene pequeño para una mejor legibilidad. Idealmente, debería asignar memoria haciendo una llamada a la biblioteca malloc().

Fuente:
https://www.utdallas.edu/~zxl111930/spring2012/public/lec18-handout.pdf

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