如何鏈接兩個名字一樣動態(tài)庫

在Linux應用的開發(fā)過程中，直接利用現(xiàn)成的第三方庫（俗稱：輪子）來完成自己的業(yè)務功能，是很常見的事情。

不知道你是否遇到這樣的場景：應用程序中需要使用兩個動態(tài)庫里的不同功能的函數(shù)，但是這兩個動態(tài)庫的作者發(fā)生心靈感應了，居然起了完全一樣的動態(tài)庫名字，這該如何是好？

具體來說面對的問題是：在編譯可執(zhí)行程序的時候，通過gcc編譯參數(shù)的-lXXX就可以動態(tài)鏈接一個動態(tài)庫。

但是，現(xiàn)在你想鏈接兩個動態(tài)庫，它們的名字是一樣的??！怎么辦？

第一個動態(tài)庫文件現(xiàn)在，假設我們在開發(fā)一個機器人應用程序，需要用到一個第三方動態(tài)庫中的算法。

這個庫的源碼很簡單，如下：

// 第一個動態(tài)庫 源文件 RobotMath.c：

double func0（double arg）

{

double ret = arg + arg;

return ret;

}

double func1（double arg1， double arg2）

{

double ret = arg1 + arg2;

return ret;

}

動態(tài)庫的編譯命令是：

$ gcc -m32 -fPIC --shared -o libRobotMath.so -Wl，--soname，libRobotMath.so RobotMath.c

以上這些屬性都比較常見，請注意其中的 -Wl，--soname，libRobotMath.so，它用來指定生成的動態(tài)庫的 SONAME，一般用于動態(tài)庫的版本管理中。

為了方便起見，這里就不加版本信息了。

執(zhí)行了 gcc 指令之后，就得到了一個動態(tài)庫文件：libRobotMath.so。

可以通過 patchelf 這個工具（在Ubuntu系統(tǒng)中，可以通過apt-get直接安裝），來查看一下這個動態(tài)庫文件的 SONAME ：

$ patchelf --print-soname libRobotMath.so

libRobotMath.so // SONAME

第2行打印出來的就是所謂的 SONAME。

你也可以測試一下，指定其他的 SONAME，例如：

$ gcc -m32 -fPIC --shared -o libRobotMath.so -Wl，--soname，libRobotMath-1.2.3.so RobotMath.c

$ patchelf --print-soname libRobotMath.so

libRobotMath-1.2.3.so // SONAME

以上就是第一個動態(tài)庫，已經交代清楚了，下面再來看一下最簡單的應用程序。

應用程序// 可執(zhí)行程序 源文件： main.c

extern double func0（double arg）;

extern double func1（double arg1， double arg2）;

int main（int argc， char *agv［］）

{

double arg = 1.1;

double result0 = func0（arg）;

printf（“result0 = %lf

”， result0）;

double arg1 = 1.1， arg2 = 2.2;

double result1 = func1（arg1， arg2）;

printf（“result1 = %lf

”， result1）;

return 0;

}

這個代碼簡直是幼兒園水平，不多解釋，直接編譯（假設已經把動態(tài)庫復制到main.c同一個文件夾中了）：

$ gcc -m32 -o main main.c -lRobotMath -L./ -Wl，-rpath=。/

執(zhí)行：

$ 。/main

result0 = 2.200000

result1 = 3.300000

完美！

第二個動態(tài)庫文件問題來了：現(xiàn)在應用程序還需要實現(xiàn)另外一個復雜的算法，本著偷懶的精神，終于在另外一個機器人算法相關的庫中找到了這個算法。

// 第二個動態(tài)庫 源文件 RobotMath.c：

double func2（double arg1， double arg2， double arg3）

{

double ret = arg1 * arg2 * arg3;

return ret;

}

// 編譯指令

$ gcc -m32 -fPIC --shared -o libRobotMath.so -Wl，--soname，libRobotMath.so RobotMath.c

但是坑爹的是，這個算法庫輸出的動態(tài)庫名稱居然也是 libRobotMath.so ！

與第一個算法庫的文件名同名同姓，看來這個名字太招人喜歡了。

如果這個作者直接起一個其它的名字，那就啥事都沒有了。

假如： 名字叫 libRobotUltra.so，那么只需要直接復制過來，然后在編譯執(zhí)行程序時，直接鏈接 -lRobotUltra 就可以了。

錯誤做法：直接給它改名既然如此，我們是否可以直接給它改名呢？嘗試一下：

$ mv libRobotMath.so libRobotMath2.so

然后把libRobotMath2.so復制到應用程序的目錄下，并在main.c中，調用這個庫中的算法函數(shù) func2。

extern double func2（double arg1， double arg2， double arg3）;

int main（int argc， char *agv［］）

{

// 之前的其它代碼

// 。..

double arg3 = 1.1， arg4 = 2.2， arg5 = 3.3;

double result2 = func2（arg3， arg4， arg5）;

printf（“result2 = %lf

”， result2）;

return 0;

}

編譯一下試試：

$ gcc -m32 -o main main.c -lRobotMath -lRobotMath2 -L./ -Wl，-rpath=。/

/tmp/ccDGqFkl.o： In function `main‘：

main.c undefined reference to `func2’

collect2： error： ld returned 1 exit status

報錯：找不到 func2 這個函數(shù)。

但是libRobotMath2.so這個庫中明明已經有這個函數(shù)啊，不信你看：

$ readelf -s libRobotMath2.so | grep func2

8： 0000052a 69 FUNC GLOBAL DEFAULT 11 func2

51： 0000052a 69 FUNC GLOBAL DEFAULT 11 func2

為啥 gcc 還找不到呢？

看來，很粗魯?shù)刂苯咏o第二個動態(tài)庫文件強行改名，不是解決問題的正確思路！

正解：patchelf 工具還記得在第一個庫中，我們使用 patchelf 這個小工具來查看動態(tài)庫的 SONAME 嗎？

繼續(xù)用它來查看下被我們改名后的 libRobotMath2.so：

$ patchelf --print-soname libRobotMath2.so

libRobotMath.so

SONAME 依然是原來的名稱，說明通過mv指令改名，只是改變了外表，并沒有改變它的內心。

如果你熟悉文件系統(tǒng)，就會知道：mv 指令只是修改了庫文件在 inode 節(jié)點中的名字，而庫文件實際內容所存儲的 block 存儲空間中，一點都沒有變化。

動態(tài)庫是一個ELF格式的文件，操作系統(tǒng)在加載動態(tài)庫的時候，是根據(jù)ELF格式的標準，對文件的內容進行一層一層解析的。

可以參考很久之前寫的一篇文章：Linux系統(tǒng)中編譯、鏈接的基石-ELF文件：扒開它的層層外衣，從字節(jié)碼的粒度來探索。

patchelf 這個工具，就提供了這樣的功能：查看或修改動態(tài)庫文件的內部信息，包括：SONAME， 依賴的其他動態(tài)庫，rpath 路徑信息等等。

$ patchelf -h

syntax： patchelf

［--set-interpreter FILENAME］

［--page-size SIZE］

［--print-interpreter］

［--print-soname］Prints ‘DT_SONAME’ entry of .dynamic section. Raises an error if DT_SONAME doesn‘t exist

［--set-soname SONAME］Sets ’DT_SONAME‘ entry to SONAME.

［--set-rpath RPATH］

［--remove-rpath］

［--shrink-rpath］

［--print-rpath］

［--force-rpath］

［--add-needed LIBRARY］

［--remove-needed LIBRARY］

［--replace-needed LIBRARY NEW_LIBRARY］

［--print-needed］

［--no-default-lib］

［--debug］

［--version］

FILENAME

我們可以使用--set-soname這個參數(shù)，來把它的 SONAME 修改一下：

$ patchelf --set-soname libRobotMath2.so libRobotMath2.so

第一個 libRobotMath2.so，是設置的 SONAME 名稱;

第二個 libRobotMath2.so，是指定修改哪一個動態(tài)庫文件的 SONAME;

修改之后，再檢查一下是否修改正確了：

$ patchelf --print-soname libRobotMath2.so

libRobotMath2.so

Bingo！SONAME 已經被正確修改了。

再次編譯一下可執(zhí)行程序：

$ gcc -m32 -o main main.c -lRobotMath -lRobotMath2 -L./ -Wl，-rpath=。/

沒有報錯！

執(zhí)行一下：

$ 。/main

result0 = 2.200000

result1 = 3.300000

result2 = 7.986000

問題解決了！

One More Thing什么？你說這樣的問題是千年等一回？是為賦新詞強說愁？那說明走過的路還不是足夠的長。

記得大概是2015年的時候，開發(fā)一個網關，在硬件出來之前需要在Ubuntu （x86）平臺上進行模擬。

為了便于跨平臺，選擇了 glib 庫，但是對其中的小部分源碼進行了二次開發(fā)。

但是Ubuntu的桌面系統(tǒng)是基于GTK的（底層使用的就是glib庫），也就是說操作系統(tǒng)在啟動時已經加載了系統(tǒng)目錄下的 glib庫。

那么我們的應用程序在編譯時，的確可以鏈接到自己二次開發(fā)的glib庫（放在本地文件夾），但是在執(zhí)行時，一直加載不成功，就是因為動態(tài)庫的名字沖突問題導致的。

最后沒辦法，只好利用 patchelf 工具，對動態(tài)庫的名稱，包括 SONAME 進行改寫，這樣才解決問題。

責任編輯：haq