覆盖C中的函数调用

Question 1

为了记录调用，我想覆盖对各种API的某些函数调用，但是我也想在将数据发送到实际函数之前对其进行操作。

例如，假设我getObjectName在源代码中使用了一个被称为数千次的函数。有时我想暂时重写此功能，因为我想更改此功能的行为以查看不同的结果。

我创建一个新的源文件，如下所示：

#include <apiheader.h>    

const char *getObjectName (object *anObject)
{
    if (anObject == NULL)
        return "(null)";
    else
        return "name should be here";
}

我会像往常一样编译所有其他源代码，但是在与API库链接之前，我先将其与该函数链接。这工作正常，除非我显然无法在覆盖函数中调用真实函数。

有没有一种更简单的方法来“重写”一个函数而又不会得到链接/编译错误/警告？理想情况下，我希望能够仅通过编译和链接一个或两个额外的文件来覆盖该功能，而不是随意使用链接选项或更改程序的实际源代码。

Question 2

如果您仅想为您的来源捕获/修改调用，最简单的解决方案是将头文件（intercept.h）与以下内容放在一起：

#ifdef INTERCEPT
    #define getObjectName(x) myGetObectName(x)
#endif

并实现以下功能（intercept.c其中不包含intercept.h）：

const char *myGetObjectName (object *anObject) {
    if (anObject == NULL)
        return "(null)";
    else
        return getObjectName(anObject);
}

然后确保要拦截呼叫的每个源文件都有：

#include "intercept.h"

在顶部。

然后，当您使用“ -DINTERCEPT”进行编译时，所有文件都将调用您的函数，而不是实际的文件，并且您的函数仍可以调用实际的文件。

不带“ -DINTERCEPT”的编译将防止发生拦截。

如果要拦截所有调用（不仅是源调用），这会有些棘手-通常可以通过动态加载和解析实函数（使用dlload-和dlsym-类型调用）来完成，但是我认为这对您没有必要案件。

Question 3

使用gcc，在Linux下，您可以使用--wrap链接器标志，如下所示：

gcc program.c -Wl,-wrap,getObjectName -o program

并将您的函数定义为：

const char *__wrap_getObjectName (object *anObject)
{
    if (anObject == NULL)
        return "(null)";
    else
        return __real_getObjectName( anObject ); // call the real function
}

这将确保对的所有调用getObjectName()都重新路由到您的包装器函数（在链接时）。但是，在Mac OS X下的gcc中没有这个非常有用的标志。

extern "C"如果使用g ++进行编译，请记住使用声明包装函数。

Question 4

您可以使用LD_PRELOAD把戏-see重写功能man ld.so。您可以使用函数编译共享库并启动二进制文件（甚至不需要修改二进制文件！），就像LD_PRELOAD=mylib.so myprog。

在函数的主体（在共享库中）中，您应这样编写：

const char *getObjectName (object *anObject) {
  static char * (*func)();

  if(!func)
    func = (char *(*)()) dlsym(RTLD_NEXT, "getObjectName");
  printf("Overridden!\n");     
  return(func(anObject));    // call original function
}

您可以覆盖共享库中的任何功能，甚至可以覆盖stdlib中的任何功能，而无需修改/重新编译该程序，因此您可以在没有源代码的程序上解决问题。好不好

Question 5

如果您使用GCC，则可以使您的功能weak。这些可以被非弱函数覆盖：

test.c：

#include <stdio.h>

__attribute__((weak)) void test(void) { 
    printf("not overridden!\n"); 
}

int main() {
    test();
}

它有什么作用？

$ gcc test.c
$ ./a.out
not overridden!

test1.c：

#include <stdio.h>

void test(void) {
    printf("overridden!\n");
}

它有什么作用？

$ gcc test1.c test.c
$ ./a.out
overridden!

可悲的是，这不适用于其他编译器。但是，您可以在其自己的文件中包含包含可重写函数的弱声明，如果使用GCC进行编译，则仅在API实现文件中包含一个include：

weakdecls.h：

__attribute__((weak)) void test(void);
... other weak function declarations ...

functions.c：

/* for GCC, these will become weak definitions */
#ifdef __GNUC__
#include "weakdecls.h"
#endif

void test(void) { 
    ...
}

... other functions ...

不利的一面是，如果不对api文件做任何事情（需要那三行代码和weakdecls），它就无法完全工作。但是，一旦进行了更改，就可以通过在一个文件中编写全局定义并将其链接的方式轻松地覆盖函数。

Question 6

通常需要通过包装或替换函数来修改现有代码库的行为。当编辑这些功能的源代码是一个可行的选择时，这可能是一个简单的过程。当功能的来源无法编辑时（例如，如果功能由系统C库提供），则需要替代技术。在这里，我们介绍了用于UNIX，Windows和Macintosh OS X平台的此类技术。

这是一个很棒的PDF，涵盖了如何在OS X，Linux和Windows上完成此操作。

它没有此处未记录的任何惊人技巧（顺便说一句，这是一组令人惊奇的答案）……但这是一本不错的书。

Daniel S. Myers和Adam L. Bazinet在Windows，UNIX和Macintosh OS X平台（2004年）上拦截任意功能。

您可以直接从备用位置下载PDF（以实现冗余）。

最后，如果前两个来源不知何故，这是Google的搜索结果。

Question 7

您可以将函数指针定义为全局变量。调用者的语法不会改变。程序启动时，它可以检查是否已将某些命令行标志或环境变量设置为启用日志记录，然后保存功能指针的原始值，并将其替换为日志记录功能。您不需要特殊的“启用日志记录”版本。用户可以在“现场”启用日志记录。

您将需要能够修改调用者的源代码，但不能修改被调用者（因此在调用第三方库时可以使用）。

foo.h：

typedef const char* (*GetObjectNameFuncPtr)(object *anObject);
extern GetObjectNameFuncPtr GetObjectName;

foo.cpp：

const char* GetObjectName_real(object *anObject)
{
    return "object name";
}

const char* GetObjectName_logging(object *anObject)
{
    if (anObject == null)
        return "(null)";
    else
        return GetObjectName_real(anObject);
}

GetObjectNameFuncPtr GetObjectName = GetObjectName_real;

void main()
{
    GetObjectName(NULL); // calls GetObjectName_real();

    if (isLoggingEnabled)
        GetObjectName = GetObjectName_logging;

    GetObjectName(NULL); // calls GetObjectName_logging();
}

Question 8

在@Johannes Schaub的答案的基础上，构建适合您不拥有的代码的解决方案。

将要覆盖的函数别名为弱定义函数，然后自己重新实现。

覆盖

#define foo(x) __attribute__((weak))foo(x)

foo.c

function foo() { return 1234; }

覆盖

function foo() { return 5678; }

在Makefile中使用特定于模式的变量值来添加编译器标志-include override.h。

%foo.o: ALL_CFLAGS += -include override.h

旁：也许您也可以-D 'foo(x) __attribute__((weak))foo(x)'用来定义宏。

编译文件并将其与重新实现（override.c）链接。

这使您可以从任何源文件中覆盖单个功能，而无需修改代码。
缺点是您必须为要覆盖的每个文件使用单独的头文件。

Question 9

在包含两个存根库的链接器中，还有一种棘手的方法。

库＃1与主机库链接，并以另一个名称公开正在重新定义的符号。

库＃2与库＃1链接，侦听该调用并调用库＃1中的重新定义的版本。

请非常注意此处的链接顺序，否则将不起作用。

Question 10

您也可以使用共享库（Unix）或DLL（Windows）来执行此操作（可能会降低性能）。然后，您可以更改要加载的DLL /（用于调试的一个版本，用于非调试的一个版本）。

我过去做过类似的事情（未实现您要达到的目标，但基本前提是相同的），并且效果很好。

[根据OP评论进行编辑]

实际上，我想覆盖函数的原因之一是因为我怀疑它们在不同的操作系统上的行为会有所不同。

有两种常见的处理方式（我知道），共享的lib / dll方式或编写链接所针对的不同实现。

对于这两种解决方案（共享库或不同的链接），您将拥有foo_linux.c，foo_osx.c，foo_win32.c（或者更好的方法是linux / foo.c，osx / foo.c和win32 / foo.c），然后编译并与适当的链接。

如果您正在寻找用于不同平台和调试-vs-版本的两种不同代码，那么我可能会倾向于使用共享的lib / DLL解决方案，因为它是最灵活的。