大家好,我是一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)!
這個(gè)名字,相信你一定早就如雷貫耳了。
在計(jì)算機(jī)早期時(shí)代,由于內(nèi)存資源緊張,我可是發(fā)揮了重大的作用!
不論是在 Windows 系統(tǒng)中,還是在 Unix 系列平臺(tái)上,到處都能見到我的身影,因?yàn)槲夷転榇蠹夜?jié)省很多資源啊,資源就是人民幣!
愉快的玩耍
比如:我的主人編寫了這么一段簡(jiǎn)單的代碼:
# 文件:lib.c
#include 《stdio.h》
int func_in_lib(int k)
{
printf(“func_in_lib is called
”);
return k + 1;
}
只要用如下命令來(lái)編譯,我就誕生出來(lái)了 lib.so,也就是一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù):
$ gcc -m32 -fPIC --shared -o lib.so lib.c
這個(gè)時(shí)候,主人隨便把我丟給誰(shuí),我都可以為他服務(wù),只要他調(diào)用我肚子里的這個(gè)函數(shù) func_in_lib 就可以了。
雖然目前你看到我提供的這個(gè)函數(shù)很簡(jiǎn)單,但是道理都是一樣的,后面如果有機(jī)會(huì),我就在這個(gè)函數(shù)里來(lái)計(jì)算機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡,給你瞧一瞧!
例如:張三今天寫了一段代碼,需要調(diào)用我的這個(gè)函數(shù)。
張三這個(gè)人比較喜歡騷操作,明明他在編譯可執(zhí)行程序的時(shí)候,把我動(dòng)態(tài)鏈接一下就可以了,就像下面這樣:
$ gcc -m32 -o main main.c 。/lib.so
但是張三偏偏不這么做,為了炫技,他選擇使用 dlopen 動(dòng)態(tài)加載的方式,來(lái)把我從硬盤上加載到進(jìn)程中。
咱們來(lái)一起圍觀一下張三寫的可執(zhí)行程序代碼:
# 文件:main.c
#include 《unistd.h》
#include 《stdio.h》
#include 《stdlib.h》
#include 《dlfcn.h》
typedef int (*pfunc)(int);
int main(int argc, char *agv[])
{
int a = 1;
int b;
// 打開動(dòng)態(tài)庫(kù)
void *handle = dlopen(“。/lib.so”, RTLD_NOW);
if (handle)
{
// 查找動(dòng)態(tài)庫(kù)中的函數(shù)
pfunc func = (pfunc) dlsym(handle, “func_in_lib”);
if (func)
{
b = func(a);
printf(“b = %d
”, b);
}
else
{
printf(“dlsym failed!
”);
}
dlclose(handle);
}
else
{
printf(“dlopen failed!
”);
}
return 0;
}
從代碼中可以看到,張三預(yù)先知道我肚子里的這個(gè)函數(shù)名稱是 func_in_lib,所以他使用了系統(tǒng)函數(shù) dlsym(handle, “func_in_lib”); 來(lái)找到這個(gè)函數(shù)在內(nèi)存中的加載地址,然后就可以直接調(diào)用這個(gè)函數(shù)了。
張三編譯得到可執(zhí)行文件 main 之后,執(zhí)行結(jié)果完全正確,很開心!
悲從中來(lái)
可是有一天,我遇到一件煩人的事情,我的主人說(shuō):你這個(gè)服務(wù)函數(shù)的計(jì)算過程太單調(diào)了,給你找點(diǎn)樂子,你在執(zhí)行的時(shí)候啊,到其他一個(gè)外部模塊里調(diào)用一個(gè)函數(shù)。
話剛說(shuō)完,就丟給我一個(gè)函數(shù)名:void func_in_main(void);。
也就是說(shuō),我需要在我的服務(wù)函數(shù)中,去調(diào)用其他模塊里的函數(shù),就像下面這樣:
#include 《stdio.h》
// 外部函數(shù)聲明
void func_in_main(void);
int func_in_lib(int k)
{
printf(“func_in_lib is called
”);
// 調(diào)用外部函數(shù)
func_in_main();
return k + 1;
}
那么這個(gè)函數(shù)在哪里呢?天哪,我怎么知道這個(gè)函數(shù)是什么鬼?怎么才能找到它藏在內(nèi)存的那個(gè)角落(地址)里?
不管怎么樣,主人修改了代碼之后,還是很順利的把我編譯了出來(lái):
$ gcc -m32 -fPIC --shared -o lib.so lib.c
編譯指令完全沒有變化。
因?yàn)槲覂H僅是一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù),這個(gè)時(shí)候即使我不知道 func_in_main 函數(shù)的地址,也是可以編譯成功的。
只不過我要把這個(gè)家伙標(biāo)記一下:誰(shuí)要是想使用我,就必須告訴我這個(gè)家伙的地址在哪里!,否則就別怪我耍賴。
無(wú)辜的張三
我的主人對(duì)張三說(shuō):兄弟,我的這個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)升級(jí)了,功能更強(qiáng)大哦,想不想試一下?
張三心想:我是使用 dlopen 的方式來(lái)動(dòng)態(tài)加載動(dòng)態(tài)庫(kù)文件的,不需要對(duì)可執(zhí)行程序重新編譯或者鏈接,直接運(yùn)行就完事了!
于是他二話不說(shuō),直接就把我拿過去,丟在他的可執(zhí)行程序目錄下,然后執(zhí)行 main 程序。
可是這一次,他看到的結(jié)果卻是:
dlopen failed!
為什么會(huì)加載失敗呢?上次明明是正常執(zhí)行的!張三一臉懵逼!
其實(shí),這壓根就不能怪我!以為我剛才就說(shuō)了:誰(shuí)要是想使用我,就必須告訴我 func_in_main 這個(gè)函數(shù)的地址在哪里!
可是在張三的這個(gè)進(jìn)程里,我到處都找不到這個(gè)函數(shù)的地址。既然你沒法滿足我,那我就沒法滿足你!
錦囊1: 導(dǎo)出符號(hào)表
張三這下也沒轍了,只要找我的主人算賬:我的應(yīng)用程序代碼一絲一毫都沒有動(dòng),怎么換了你給的新動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)就不行了呢?
主人慢條斯理的回答:疏忽了,疏忽了,忘記跟你說(shuō)一件事情了:這個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)啊,它需要你多做一件事情:在你的程序中提供一個(gè)名為 func_in_main 的函數(shù),這樣就可以了。
張三一想:這個(gè)好辦,加一個(gè)函數(shù)就是了。
因?yàn)檫@個(gè)可執(zhí)行程序只有一個(gè) main.c 文件,于是他在其中新加了一個(gè)函數(shù):
void func_in_main(void)
{
printf(“func_in_main
”);
}
然后就開始編譯、執(zhí)行,一頓操作猛如虎:
# gcc -m32 -o main main.c -ldl
# 。/main
dlopen failed!
咦?怎么還是失???!已經(jīng)按照要求加了 func_in_main 這個(gè)函數(shù)了???!
這個(gè)傻X張三,對(duì),你確實(shí)是在 main.c 中加了這個(gè)函數(shù),但是你僅僅是加在你的可執(zhí)行程序中的,但是我卻壓根就看不到這個(gè)函數(shù)啊!
不信的話,你檢查一下編譯出來(lái)的可執(zhí)行程序中,是否把 func_in_main 這個(gè)符號(hào)導(dǎo)出來(lái)了?如果不導(dǎo)出來(lái),我怎么能看到?
# 查看導(dǎo)出的符號(hào)表
$ objdump -e main -T | grep func_in_main
# 這里輸出為空
既然輸出為空,就說(shuō)明沒有導(dǎo)出來(lái)!這個(gè)就不用我教你了吧?
茴香豆的“茴”字,一共有四種寫法。。。
哦,不,導(dǎo)出符號(hào),一共有兩種方式:
方式1:導(dǎo)出所有的符號(hào)
$ gcc -m32 -rdynamic -o main main.c -ldl
當(dāng)然,下面這個(gè)指令也可以:
gcc -m32 -Wl,--export-dynamic -o main main.c -ldl
方式2:導(dǎo)出指定的符號(hào)
先定義一個(gè)文件,把需要導(dǎo)出的符號(hào)全部羅列出來(lái):
文件:exported.txt
{
extern “C”
{
func_in_main;
};
};
然后,在編譯選項(xiàng)中指定這個(gè)導(dǎo)出文件:
gcc -m32 -Wl,-dynamic-list=。/exported.txt -o main main.c -ldl
使用以上兩種方式的任意一種即可,編譯之后,再使用 objdump 指令看一下導(dǎo)出符號(hào):
$ objdump -e main -T | grep func_in_main
080485bb g DF .text00000019 Base func_in_main
嗯,很好很好!張三趕緊按照這樣的方式操作了一下,果真成功執(zhí)行了函數(shù)!
$ 。/main
func_in_lib is called
func_in_main
b = 2
也就是說(shuō),在我的動(dòng)態(tài)庫(kù)文件中,正確的找到了外部其他模塊中的函數(shù)地址,并且愉快的執(zhí)行成功了!
錦囊2: 動(dòng)態(tài)注冊(cè)
雖然執(zhí)行成功了,張三的心里隱隱約約的仍然有一絲不爽的感覺,每次編譯都要導(dǎo)出符號(hào),真麻煩,能不能優(yōu)化一下?
于是他找到我的主人,表達(dá)了自己的不滿。
主人一瞧,有個(gè)性!既然你不想提供,那我就滿足你:
首先,在動(dòng)態(tài)庫(kù)中提供一個(gè)默認(rèn)的函數(shù)實(shí)現(xiàn)(func_in_main_def);
然后,再提供一個(gè)專門的注冊(cè)函數(shù)(register_func),如果外部模塊想提供 func_in_main 這個(gè)函數(shù),就調(diào)用注冊(cè)函數(shù)注冊(cè)進(jìn)來(lái);此時(shí),lib.c 最新的代碼就變成這個(gè)樣子了:
#include 《stdio.h》
// 默認(rèn)實(shí)現(xiàn)
void func_in_main_def(void)
{
printf(“the main is lazy, do NOT register me!
”);
}
// 定義外部函數(shù)指針
void (*func_in_main)() = func_in_main_def;
void register_func(void (*pf)())
{
func_in_main = pf;
}
int func_in_lib(int k)
{
printf(“func_in_lib is called
”);
if (func_in_main)
func_in_main();
return k + 1;
}
然后編譯,全新的我再一次誕生了 lib.so:
gcc -m32 -fPIC --shared -o lib.so lib.c
主人把我丟給張三的時(shí)候說(shuō):好了,滿足你的需求,這一次你不用提供 func_in_main 這個(gè)函數(shù)了,當(dāng)然也就不用再導(dǎo)出符號(hào)了。
不過,如果如果有一天,你改變了注意,又想提供這個(gè)函數(shù)了,那么你就要通過動(dòng)態(tài)庫(kù)中的 register_func 函數(shù),把你的函數(shù)注冊(cè)進(jìn)來(lái)。
Have you got it?趕緊再去試一下!
這個(gè)時(shí)候,張三再次使用我的時(shí)候,就不需要導(dǎo)出他的 main.c 里的那個(gè)函數(shù) func_in_main 了,實(shí)際上他可以把這個(gè)函數(shù)從代碼中刪掉!
編譯、執(zhí)行,張三再一次猛如虎的操作:
$ gcc -m32 -o main main.c -ldl
$ 。/main
func_in_lib is called
the main is lazy, do NOT register me!
b = 2
嗯,結(jié)果看起來(lái)是正確的。
咦?怎么多了一行字:the main is lazy, do NOT register me!
難道是在質(zhì)疑我的技術(shù)能力嗎?好吧,既然如此,我也滿足你,不就是注冊(cè)一個(gè)函數(shù)嘛,簡(jiǎn)單:
// 文件: main.c
#include 《unistd.h》
#include 《stdio.h》
#include 《stdlib.h》
#include 《dlfcn.h》
typedef int (*pfunc)(int);
typedef int (*pregister)(void (*)());
// 控制注冊(cè)函數(shù)的宏定義
#define REG_FUNC
#ifdef REG_FUNC
void func_in_main(void)
{
printf(“func_in_main
”);
}
#endif
int main(int argc, char *agv[])
{
int a = 1;
int b;
// 打開動(dòng)態(tài)庫(kù)
void *handle = dlopen(“。/lib.so”, RTLD_NOW);
if (handle)
{
#ifdef REG_FUNC
// 查找動(dòng)態(tài)庫(kù)中的注冊(cè)函數(shù)
pregister register_func = (pregister) dlsym(handle, “register_func”);
if (register_func)
{
register_func(func_in_main);
}
#endif
// 查找動(dòng)態(tài)庫(kù)中的函數(shù)
pfunc func = (pfunc) dlsym(handle, “func_in_lib”);
if (func)
{
b = func(a);
printf(“b = %d
”, b);
}
else
{
printf(“dlsym failed!
”);
}
dlclose(handle);
}
else
{
printf(“dlopen failed!
”);
}
return 0;
}
然后編譯、執(zhí)行:
$ gcc -m32 -o main main.c -ldl
$ 。/main
func_in_lib is called
func_in_main
b = 2
完美收官!
PS:很多平臺(tái)級(jí)的代碼,例如一些工控領(lǐng)域的運(yùn)行時(shí)(Runtime)軟件,大部分都是通過注冊(cè)的方式,來(lái)把平臺(tái)代碼、用戶代碼進(jìn)行連接、綁定的。
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