在通常情况下，共享库都是通过使用附加选项 -fpic 或 -fPIC 进行编译，从目标代码产生位置无关的代码（Position Independent Code，PIC），使用 -shared选项将目标代码放进共享目标库中。位置无关代码需要能够被加载到不同进程的不同地址，并且能得以正确的执行，故其代码要经过特别的编译处理：位置无关代码（PIC）对常量和函数入口地址的操作都是采用基于基寄存器（base register）BASE+ 偏移量的相对地址的寻址方式。即使程序被装载到内存中的不同地址，即 BASE 值不同，而偏移量是不变的，所以程序仍然可以找到正确的入口地址或者常量。

然而，当应用程序链接了多个共享库，如果在这些共享库中，存在相同作用域范围的同名静态成员变量或者同名 ( 非静态 ) 全局变量，那么当程序访问完静态成员变量或全局变量结束析构时，由于某内存块的 double free 会导致 core dump，这是由于 Linux 编译器的缺陷造成的。

应用场景原型

该问题源于笔者所从事的开发项目：IBM Tivoli Workload Scheduler (TWS) LoadLeveler。LoadLeveler是 IBM在高性能计算（High Performance Computing，HPC）领域的一款作业调度软件。它主要分为两个大的模块，分别是调度模块（scheduler）和资源管理模块（resource manger）。 两个模块中分别含有关于配置管理功能的共享库，由于某些配置管理选项为两模块所共同采用，所以两模块之间共享了部分源文件代码，其中包含有同名的类静态成员。

可以通过以下简单的模型进行描述：

对应的各模块代码片段如下图所示：

其中，test.c 是主程序，包含有两个头文件：api1.h 与 api2.h；头文件 api1.h 包含头文件 lib1/lib.h 和一功能函数 func_api1()，api2.h 包含头文件 lib2/lib.h 和一功能函数 func_api2()；目录 lib1 和 lib2 下的源文件分别编译生成共享库 lib1.so 和 lib2.so。同时，头文件 lib1/lib.h 与 lib2/lib.h 链接到同一共享文件 lib.h。在文件 lib.h 中定义有一静态成员变量“static std::vector<int> vec_int”。

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功能函数与各静态成员函数代码清单

功能函数 func_api1() 与 func_api2() 的实现类似，通过调用静态成员函数达到访问静态成员变量 vec_int的目的：

          void func_api1(int i) {      printf("%s.\n", __FILE__);       A::set(i);      A::print();      return;   }      

静态成员函数 A::set() 与 A::print() 的实现如下：

          void A::set(int num) {      vec_int.clear();      for (int i = 0; i < num; i++) {          vec_int.push_back(i);      }      return;   }      

          void A::print() {      for (int i = 0; i < vec_int.size(); i++) {          printf("vec_int[%d] = %d, addr: %p.\n", i, vec_int[i], &vec_int[i]);      }      printf("vec_int addr: %p.\n", &vec_int);      return;   }      

A::set() 对静态成员 vec_int进行赋值操作，而 A::print() 则打印其中的值与当前项的内存地址。

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运行结果

如果两个共享库是通过选项 -fpic或 -fPIC编译的话，运行程序 test，输出如下：

          $ export LD_LIBRARY_PATH=./:$LD_LIBRARY_PATH   $ g++ -g -o lib1.so -fPIC-rdynamic -shared lib1/lib.c   $ g++ -g -o lib2.so -fPIC-rdynamic -shared lib2/lib.c   $ g++ -g -o test -L./ -l1 -l2 test.c   $ ./test  api1.h.   vec_int[0] = 0, addr: 0x9cbf028.   vec_int[1] = 1, addr: 0x9cbf02c.   vec_int[2] = 2, addr: 0x9cbf030.   vec_int[3] = 3, addr: 0x9cbf034.   vec_int addr: 0xe89228.   *** glibc detected *** ./test: double free or corruption (fasttop): 0x09cbf028***   ======= Backtrace:=========   /lib/libc.so.6[0x2b2b16]   /lib/libc.so.6(cfree+0x90)[0x2b6030]   /usr/lib/libstdc++.so.6(_ZdlPv+0x21)[0x5d1731]   ./lib1.so(_ZN9__gnu_cxx13new_allocatorIiE10deallocateEPij+0x1d)[0xe88417]         ./lib1.so(_ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEE13_M_deallocateEPij+0x33)[0xe88451]         ./lib1.so(_ZNSt12_Vector_baseIiSaIiEED2Ev+0x42)[0xe8849a]         ./lib1.so(_ZNSt6vectorIiSaIiEED1Ev+0x60)[0xe8850c]  ./lib2.so[0x961d6c]   /lib/libc.so.6(__cxa_finalize+0xa9)[0x275c79]   ./lib2.so[0x961c34]   ./lib2.so[0x962d3c]   /lib/ld-linux.so.2[0x23a7de]   /lib/libc.so.6(exit+0xe9)[0x2759c9]   /lib/libc.so.6(__libc_start_main+0xe4)[0x25fdf4]   ./test(__gxx_personality_v0+0x45)[0x80484c1]   ======= Memory map:========   ......   00960000-00963000 r-xp 00000000 00:1b 7668734    ./lib2.so   00963000-00964000 rwxp 00003000 00:1b 7668734    ./lib2.so   00970000-00971000 r-xp 00970000 00:00 0          [vdso]   00e86000-00e89000 r-xp 00000000 00:1b 7668022    ./lib1.so   00e89000-00e8a000 rwxp 00003000 00:1b 7668022    ./lib1.so  08048000-08049000 r-xp 00000000 00:1b 7668748    ./test   08049000-0804a000 rw-p 00000000 00:1b 7668748    ./test   09cbf000-09ce0000 rw-p 09cbf000 00:00 0          [heap]  ......   Abort(coredump)   $      

从程序的输出直观的看到，core 产生是由于堆内存区域（09cbf000-09ce0000）中起始地址为 0x09cbf028的内存区被释放了两次导致的，该地址正式静态成员变量 vec_int的第一个元素的地址。

为什么会出现同一块内存区，被释放两次的情形呢？

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原因分析

我们知道，静态成员变量与全局变量类似，都采用了静态存储方式。对于加了选项 -fpic或 -fPIC的共享库，这些变量的地址都存放在该共享库的全局偏移表（Global Offset Table，GOT）中。

通过 objdump或者 readelf命令分析共享库 lib1.so，结果如下：

          $ objdump -x -R lib1.so    lib1.so:     file format elf32-i386   ......   Sections:   Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn    0 .gnu.hash     000001e8  000000d4  000000d4  000000d4  2**2                    CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA   ......   18 .dynamic      000000d8  0000301c  0000301c  0000301c  2**2                    CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA   19 .got          00000014  000030f4  000030f4  000030f4  2**2                   CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA   20 .got.plt      00000114  00003108  00003108  00003108  2**2                    CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA   ......   DYNAMIC RELOCATION RECORDS   OFFSET   TYPE              VALUE   ......   000030f4 R_386_GLOB_DAT    __gmon_start__   000030f8 R_386_GLOB_DAT    _Jv_RegisterClasses   000030fc R_386_GLOB_DAT    _ZN1A7vec_intE  00003104 R_386_GLOB_DAT    __cxa_finalize   ......      

          $ objdump -x -R lib1.so    lib1.so:     file format elf32-i386   ......   Sections:   Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn    0 .gnu.hash     000001e8  000000d4  000000d4  000000d4  2**2                    CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA   ......   18 .dynamic      000000d8  0000301c  0000301c  0000301c  2**2                    CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA   19 .got          00000014  000030f4  000030f4  000030f4  2**2                   CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA   20 .got.plt      00000114  00003108  00003108  00003108  2**2                    CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA   ......   DYNAMIC RELOCATION RECORDS   OFFSET   TYPE              VALUE   ......   000030f4 R_386_GLOB_DAT    __gmon_start__   000030f8 R_386_GLOB_DAT    _Jv_RegisterClasses   000030fc R_386_GLOB_DAT    _ZN1A7vec_intE  00003104 R_386_GLOB_DAT    __cxa_finalize   ......      

从上面两个命令的输出结果中可以看出，共享库 lib1.so中 GOT段的起始内存地址为 000030f4，大小为 20 字节 (0x14)；静态成员变量 vec_int在共享库 lib1.so中的起始偏移地址为 000030fc。显然，vec_int位于该共享库的 GOT段内。

当应用程序同时链接 lib1.so和 lib2.so时，同名静态成员变量 vec_int分别位于其共享库的 GOT区。当程序运行时，系统从符号表中查找并装载构造一份 vec_int数据，这点从程序运行的输出结果（清单 4）的“Backtrace”部分可以看到：只有 lib1.so中的静态成员变量被装载构造；同时，通过内存映射（Memory map）部分（清单 4），可以观察到 vec_int对象的地址 0xe89228正好处在为共享库 lib1.so分配的可读内存区 00e89000-00e8a000中：

        00e89000-00e8a000 rwxp 00003000 00:1b 7668022    ./lib1.so

然后，当程序结束时，却对该变量进行了两次析构操作，通过 gdb分析 core 文件：

          $ gdb ./test core.28440 ……  Core was generated by `./test'.   Program terminated with signal 6, Aborted.   #0  0x00970402 in __kernel_vsyscall ()   (gdb)   (gdb) where   #0  0x00970402 in __kernel_vsyscall ()   #1  0x00272d10 in raise () from /lib/libc.so.6   #2  0x00274621 in abort () from /lib/libc.so.6   #3  0x002aae5b in __libc_message () from /lib/libc.so.6   #4  0x002b2b16 in _int_free () from /lib/libc.so.6   #5  0x002b6030 in free () from /lib/libc.so.6   #6  0x005d1731 in operator delete () from /usr/lib/libstdc++.so.6   #7  0x00e88417 in __gnu_cxx::new_allocator<int>::deallocate       (this=0xe89228, __p=0x9cbf028)      at /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/.../ext/new_allocator.h:94   #8  0x00e88451 in std::_Vector_base<int, ... (this=0xe89228, __p=0x9cbf028, __n=4)      at /usr/lib/gcc/.../include/c++/4.1.2/bits/stl_vector.h:133   #9  0x00e8849a in ~_Vector_base (this=0xe89228)      at /usr/lib/gcc/.../include/c++/4.1.2/bits/stl_vector.h:119   #10 0x00e8850cin ~vector (this=0xe89228) at /usr/lib/gcc/.../stl_vector.h:272   #11 0x00961d6c in __tcf_0 () at lib2/lib.c:3   #12 0x00275c79 in __cxa_finalize () from /lib/libc.so.6   #13 0x00961c34 in __do_global_dtors_aux () from ./lib2.so   #14 0x00962d3c in _fini () from ./lib2.so  #15 0x0023a7de in _dl_fini () from /lib/ld-linux.so.2   #16 0x002759c9 in exit () from /lib/libc.so.6   #17 0x0025fdf4 in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6   #18 0x080484c1 in _start ()   (gdb)      

从清单 7 中可以看出，从帧 #14 开始，程序进行 lib2.so中的析构操作，直到 #11，都运行在 lib2.so中，当进入帧 #10 时，进行变量析构时，其地址为 0x00e8850c，该地址中的对象是程序启动时由共享库 lib1.so装载构造出来的（清单 1）：

        ./lib1.so(_ZNSt6vectorIiSaIiEED1Ev+0x60)[0xe8850c]

当程序结束时，运行库 glibc检测到共享库 lib2.so析构了并非由其构造的对象，导致了 core dump。

这种情况下，如果替换使用选项 -fpie或 -fPIE，操作步骤与运行结果如下所示：

          $ export LD_LIBRARY_PATH=./:$LD_LIBRARY_PATH   $ g++ -g -o lib1.so -fPIE-rdynamic -shared lib1/lib.c   $ g++ -g -o lib2.so -fPIE-rdynamic -shared lib2/lib.c   $ g++ -g -pie -o test -L./ -l1 -l2 test.c   $ ./test  api1.h.   vec_int[0] = 0, addr: 0x80e3028.   vec_int[1] = 1, addr: 0x80e302c.   vec_int[2] = 2, addr: 0x80e3030.   vec_int[3] = 3, addr: 0x80e3034.   vec_int addr: 0x75e224.   $      

程序运行结果符合期望并正常结束。

这是因为，当使用选项 -fpie或 -fPIE时，生成的共享库不会为静态成员变量或全局变量在 GOT中创建对应的条目（通过 objdump或readelf命令可以查看，此处不再赘述），从而避免了由于静态对象“构造一次，析构两次”而对同一内存区域释放两次引起的程序 core dump。

选项 -fpie和 -fPIE与 -fpic及 -fPIC的用法很相似，区别在于前者总是将生成的位置无关代码看作是属于程序本身，并直接链接进该可执行程序，而非存入全局偏移表 GOT中；这样，对于同名的静态或全局对象的访问，其构造与析构操作将保持一一对应。

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结束语

通过使用选项 -fpie或 -fPIE代替 -fpic或者 -fPIC，使得生成的共享库不会为静态成员变量或全局变量在 GOT中创建对应的条目，同时也就避免了针对同名静态对象“构造一次，析构两次”的不当操作。

转自：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-sdlstatic/ 

Linux 下飞鸽传书设计实现

1.系统功能

根据飞鸽传书协议在 linux 下实现飞鸽传输程序,并且与 windows 下飞鸽兼容。具体功能模块包括用户上线,下线,刷新查看在线用户,收发消息,传送文件/文件夹功能模块。

2.具体实现

2.1 关键数据结构

/*命令的结构*/

typedef struct _command

 {

    int version;/*命令的版本*/

    int seq;/*包编号*/

    char srcName[100];/*发送者姓名*/

    char srcHost[100];/*发送者主机名*/

    int flag;/*命令*/

    char addtion[100];/*附加字段*/

 }command;

/*在线用户信息*/

typedef struct _userInfo

{

    char name[MAXLINE];     /*姓名*/

    char host[MAXLINE];         /*主机名*/

    char group[MAXLINE];        /*所在的组名*/

    struct sockaddr_in addr;        /*地址信息*/

    struct _userInfo next;      /*链表中下一个*/

}userInfo;

/*在线用户列表*/

typedef struct _uList

{

    userInfo *userListHead;     /*链表头*/

    userInfo userListTail;      /*链表尾*/

}uList;

/*消息队列*/

typedef struct _mesList

{

    command *mesHead;

    command *mesTail;

}mesList;

2.2 程序主要结构

本程序主要采用多线程结构,分为 receive(接收消息), process(处理收到的消息), sendData(发送文件) 三个子线程。线程间通信互斥锁与 Posix 信号量进行通信。

2.3 函数接口

(1) /*从文件描述符fd中读取count个字符存入buf中*/

 ssize_t readn(int fd,void *buf,size_t count)；

(2) /*将buf所指向的存储区中的len个字符吸入文件描述符fd中*/

 ssize_t writen(int fd,char *buf,int len);

(3) /*用于字符串转换,网络传输中用gb2312编码，linux下gtk用utf-8编码，需要进行转换*/

 int code_convert(char *from_charset,char *to_charset,char *inbuf,int inlen,char *outbuf,int outlen);

(4) /*在用户链表中加入新用户信息，加入成功返回1，否则返回0,使用userInfoMutex进行线程间通信控制*/

  int pushBack(uList *list,userInfo user);

(5) /*在用户链表中删除指定地址信息的用户，删除成功后返回1，否则返回0，使用userInfoMutex进行线程间控制*/

  int delUser(uList *list, struct sockaddr_in addr);

(6) /*判断该用户是否已经存在，已经存在则返回1，否则返回0,使用userInfoMutex进行线程间控制*/

int isExist(uList *list,struct sockaddr_in addr);

(7)清空用户链表，释放空间，用于用户退出和用户刷新时释放空间,使用userInfoMutex进行线程间控制*/

int destroyList(uList *list);

(8)/*创建命令字,com为要返回的命令字,flag 为消息标志,addtion 为附加标志*/

void createCmd(command & com,int flag,char addtion[])

(9)/*发送消息，com为要发送的消息，servaddr为要发送的地址，attach为文件附件信息*/

void sendCmd(command com, struct sockaddr_in servaddr,char attach[]);

(10) /*把收到的消息加入到消息队列中*/

void addMes(mesList *mHead,command cmd);

(11) /*把消息队列中头部的节点消息提取出来用于处理*/

int delMes(mesList *mHead,command *cmd);

(12)/*初始化操作，飞鸽登录时初始化消息链表，用户链表，信号量，套接字信息*/

 void init();

(13)/*登录操作,发送用户上线消息*/

void login();

(14)/*解析收到的消息命令，提取各个字段*/

 int analysisCmd(command *cmd,char *buf);

(15) /*接收消息线程处理函数,将收到的消息加入消息队列中，通过信号量waitNoFull和waitNoEmpty和消息处理线程进行通信。消息队列用mesMutex与其他线程进行通信，保证消息队列的正确性*/

 void *receive(void *arg);

(16)/*gtk界面中显示在线用户信息*/

void showUser(uList *list);

(17)/*在gtk界面中显示消息*/

void showMessage(char *message);

(18)/*显示收到的信息*/

void showRecvMessage(char *host,char *message);

(19)/*分析文件的信息，提取有用的字段*/

void fileAnalysis(char *recv,int *fNum,char *fName,int *fSize,int *fTime,int *fType);

(20) /*保存收到的单个文件,saveName为保存的文件名*/

void saveSignalFile(char *saveName);

(21)/*分析目录附件，获得目录文件的文件名，文件大小，文件类型*/

void getDirInfo(char *recv,char *fName,int *fSize,int *fType);

(22) /*保存目录,saveName为要保存的目录*/

void saveDir(char *saveName);

(23)/*保存文件,recvType=1为保存文件，recvType=2为保存的目录,使用fileMutex来设置互斥性*/

void saveFile();

(24)/*收到单个文件*/

void receiveSignalFile(char *recvFileName);

(25)/*收到单个目录*/

void receiveDir(char *recvDirName);

(26)/*接收文件*/

void receiveFile(command cmd);

(27)/*信号处理线程,从消息队列中取出消息进行处理*/

void *process(void *arg);

(28)/*发送消息*/

int sendMes();

(29) /*将文件名进行转换*/

char *transName(char *fileName);

(30)/*发送文件*/

void sendFile();

(31)/*发送文件夹*/

void sendDir();

(32)/*用户点击刷新,刷新在线用户*/

void refresh();

(33) /*用户退出*/

void quit();

(34)/*传输文件夹数据，递归函数*/

void transferDir(int fd,char *dir);

(35)/*监听TCP套接口，发送文件与文件夹线程*/

void *sendData(void *arg);

(36)/*创建菜单*/

static void create_popup_menu(GtkWidget *menu,GtkWidget *view);

(37)/*右击选中treeview,显示传送文件与文件夹菜单*/

static gboolean showTreeView(GtkWidget *eventBox,GdkEventButton *event,GtkWidget *menu);

(38)/*选择要发送的文件 */

static void selectFile();

(39)/*选择要发送的文件夹*/

static void selectDir();

(40)/*选择要保存的文件名或文件夹名*/

static void selectSaveFile();

3.总结

    实现了linux下飞鸽传书的基本功能，并且能与window下飞鸽进行通信，传文件。熟悉了linux下网络编程，多线程编程及线程间通信（主要用到信号量与互斥锁）。但加密解密那块没有完成，程序结构不是很好，界面做得太差。有空应该看看设计模式.

界面截图（界面比较垃圾)：

附：

飞鸽协议： http://bbs.chinaunix.net/viewthread.php?tid=1015775