为什么这个动态库加载代码可以与gcc一起工作？

Question

背景：

我发现自己面临着将 C++ GNU/Linux 应用程序移植到 Windows 的艰巨任务。该应用程序所做的事情之一是在特定路径上搜索共享库，然后使用 posix dlopen() 和 dlsym() 调用动态地从中加载类。我们有充分的理由以这种方式进行加载，但我不会在这里讨论。

问题：

要动态发现 C++ 编译器使用 dlsym() 或 GetProcAddress() 生成的符号，必须使用 extern“C”链接块对它们进行整理。例如：

#include <list>
#include <string>

using std::list;
using std::string;

extern "C" {

    list<string> get_list()
    {
        list<string> myList;
        myList.push_back("list object");
        return myList;
    }

}

此代码是完全有效的 C++，可以在 Linux 和 Windows 上的众多编译器上编译和运行。但是，它无法使用 MSVC 进行编译，因为“返回类型不是有效的 C”。我们提出的解决方法是更改​​函数以返回指向列表而不是列表对象的指针：

#include <list>
#include <string>

using std::list;
using std::string;

extern "C" {

    list<string>* get_list()
    {
        list<string>* myList = new list<string>();
        myList->push_back("ptr to list");
        return myList;
    }

}

我一直在尝试为 GNU/Linux 加载程序找到一个最佳解决方案，该解决方案既可以与新的函数和旧的遗留函数原型，或者至少检测何时遇到已弃用的函数并发出警告。如果我们的用户在尝试使用旧库时代码出现段错误，那对他们来说是不合适的。我最初的想法是在调用 get_list 期间设置 SIGSEGV 信号处理程序（我知道这很恶心 - 我愿意接受更好的想法）。因此，为了确认加载旧库会在我认为会发生段错误的地方通过新的加载代码（需要指向列表的指针）使用旧函数原型（返回列表对象）运行一个库，令我惊讶的是刚刚工作。我的问题是为什么？

下面的加载代码适用于上面列出的两个函数原型。我已经确认它可以在使用 gcc 版本 4.1.2 和 4.4.4 的 Fedora 12、RedHat 5.5 和 RedHawk 5.1 上运行。使用带有 -shared 和 -fPIC 的 g++ 编译库，并且可执行文件需要与 dl (-ldl) 链接。

#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <list>
#include <string>

using std::list;
using std::string;

int main(int argc, char **argv)
{
    void *handle;
    list<string>* (*getList)(void);
    char *error;

    handle = dlopen("library path", RTLD_LAZY);
    if (!handle)
    {
        fprintf(stderr, "%s\n", dlerror());
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    dlerror();

    *(void **) (&getList) = dlsym(handle, "get_list");

    if ((error = dlerror()) != NULL)
    {
        printf("%s\n", error);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    list<string>* libList = (*getList)();

    for(list<string>::iterator iter = libList->begin();
          iter != libList->end(); iter++)
    {
        printf("\t%s\n", iter->c_str());
    }

    dlclose(handle);

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

Answer 1

正如阿什普勒所说，这是因为你很幸运。

事实证明，用于 x86 和 x64 的 gcc（以及大多数其他编译器）的 ABI 通过向函数传递一个额外的“隐藏”指针 arg 来返回“大”结构（太大而无法放入寄存器），该函数使用该指针作为空间来存储返回值，然后返回指针本身。因此，事实证明，这种形式的函数

struct foo func(...)

大致相当于

struct foo *func(..., struct foo *)

调用者为“foo”分配空间（可能在堆栈上）并传入指向它的指针的地方。

因此，如果您有一个期望以这种方式调用的函数（期望返回一个结构体），并且通过返回指针的函数指针来调用它，那么它可能看起来可以工作——如果垃圾位它获取额外的参数（调用者留下的随机寄存器内容）碰巧指向可写的地方，被调用的函数会很乐意在那里写入其返回值，然后返回该指针，因此被调用的代码将返回看起来像的东西指向它所期望的结构的有效指针。因此，代码表面上看起来可以工作，但实际上它可能会破坏稍后可能很重要的随机内存位。