在进行系统优化、内存泄漏测试时，经常需要对 glibc 的一些 API 进行替换，例如比较常见的是内存管理接口。

如果代码量很大，或者使用了三方的静态库时，此时就无法直接替换相关的函数，例如 malloc() realloc() calloc() 等，需要直接替换掉系统的相关函数。

这里简单介绍几种方法。

LD_PRELOAD #

使用动态库时，环境变量 LD_PRELOAD 所指定程序在运行时会优先加载，这个动态库中的符号优先级最高，该库中的函数将会替换掉 glibc 中的相关函数，例如 malloc() 。

例如，在使用 MySQL 时可以通过该变量，将内存管理库替换为 jemalloc 或者 tcmalloc 。

hook #

glibc 提供了 __malloc_hook、__realloc_hook、__free_hook、__memalign_hook 四个钩子函数，当相关的 API 调用时会同时调用这四个指针指定的函数。

不过最新版本的 glibc 中已经取消掉了这些钩子函数，使用方法可以查看 man 3 malloc_hook 。

Weak Alias #

glibc 里面有很大的一部分 API 都是 Weak Alias 类型的，可以通过 nm /usr/lib64/libc-2.17.so | grep ' W ' 命令查看，例如 wait write 等。

不过 malloc() 函数不是，但如果使用的动态链接，仍然可以自己单独定义一个相同的 malloc() 函数，例如如下的示例。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

extern void *__libc_malloc(size_t size);
void *malloc(size_t size)
{
    printf("Try to malloc %ld bytes\n", size);
    return __libc_malloc(size);
}

int main(void)
{
    void *ptr;
    ptr = malloc(1);
    free(ptr);

	return 0;
}

如果要使用 glibc 原生的接口，可以通过 dlsym(RTLD_NEXT, "malloc") 或者 __libc_malloc() 函数都可以，不过后者不建议。

注意，不能通过 -static 参数使用静态链接，否则会报 multiple definition of 'malloc' 的错误，至于原因后面讨论。

静态链接 #

如果函数对应的是 Weak Alias ，那么可以兼容静态链接方式，例如 getuid() 函数。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>

uid_t getuid(void)
{
    return 0;
}

int main(void)
{
    return printf("uid is %d\n", getuid());
}

此时直接通过 gcc -Wall -static main.c -o main 编译不会报错。

区别 #

对于动态库，会在进程加载执行时通过动态链接器 (例如 dlopen) 来确定未定义符号的地址，上述的代码中，因为程序中已经定义了 malloc 函数，所以不会再查找该函数。

而通过 -static 表示要包含 glibc 的静态库，原库中已经定义了 malloc() 函数，同时在自己的源文件中也定义了该函数，显然重复定义。

对静态链接而言，目前没有找到太有效的解决方法。

alias #

使用 gcc 的 __attribute__ 关键字来为函数创建别名。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

extern void *__libc_malloc(size_t size);
void *malloc(size_t) __attribute__((alias("my_malloc")));
void *my_malloc(size_t size)
{
    printf("Try to malloc %ld bytes\n", size);
    return __libc_malloc(size);
}

int main ()
{
    void *ptr;

    ptr = malloc(1);
    free(ptr);
}

上述代码的含义是，为 my_malloc() 函数创建了一个函数别名 malloc，这样即使是 gcc 内建的 malloc() 也就不再可用，所有调用到 malloc() 的地方都将调用 my_malloc()，也就达到了覆盖的目的。

wrap #

还有一种方式是使用 gcc 提供的 wrap 功能，详细参考 Linux C Mock Wrap 中的相关介绍。