深入Os--动态链接

1.动态链接库的使用
动态库支持以两种模式使用，一种模式下，在程序加载运行时，完成动态链接。一种模式下，在程序运行中，完成动态链接。
1.1.程序加载运行时完成动态链接
我们通过一个实例介绍程序加载运行时，使用动态库的方式
在这里插入图片描述

(1). 构建动态库
动态库源文件及makefile位于dynamic
a.t1.cpp

// t1.cpp
int addcnt = 0;
void addvec(int *x, int *y, int *z, int n)
{int i;addcnt++;for (i = 0; i < n; i++)z[i] = x[i] + y[i];
}

b.t2.cpp

// t2.cpp
int mulcnt = 0;
void multvec(int *x, int *y, int *z, int n)
{int i;mulcnt++;for (i = 0; i < n; i++)z[i] = x[i] * y[i];
}

c.makefile

main: t1 t2 dynamict1:g++ -fpic -std=c++11 t1.cpp -c
t2:g++ -fpic -std=c++11 t2.cpp -cdynamic:g++ -std=c++11 -shared t1.o t2.o -o libt.soclean:rm *.o libt.so *.txt

d.通过执行make完成构建。注意编译动态库源文件时需指定-fpic，基于.o得到动态库需指定-shared。

(2).提供动态库导出符号声明文件
动态库导出符号声明文件放在include。
a.t.h

#ifndef _T_H
#define _T_H
extern int addcnt;
void multvec(int *x, int *y, int *z, int n);
void addvec(int *x, int *y, int *z, int n);
#endif

上述除了导出函数，我们还导出了变量addcnt。变量的声明需加上extern，否则会被视为变量定义。

(3).主程序使用动态库导出符号
a.主程序为main.cpp

#include <stdio.h>
#include "t.h"int x[2] = {1, 2};
int y[2] = {3, 4};
int z[2];int main()
{addvec(x, y, z, 2);printf("z=[%d %d]\n", z[0], z[1]);printf("addcnt_%d\n", addcnt);return 0;
}

我们采用加载运行时完成动态链接方式使用动态库时，在使用动态库导出符号时，需要先声明符号。然后直接使用即可。
上述使用了动态库导出的addvec，addcnt。
b.构建可执行程序的makefile

main:g++ main.cpp -std=c++11 -I./include -L./dynamic -lt
clean:rm a.out *.o *.txt

我们采用加载运行时完成动态链接方式使用动态库时，构建可执行程序时，需通过-L -l来指定要链接的动态库的位置信息。-I用于指定编译期间头文件搜索路径。

(4).启动可执行程序
若上述编译完毕后，我们直接在a.out所在目录通过命令行执行./a.out是不行的。
在这里插入图片描述
因为类似编译链接过程需通过-L -l来指定要链接的动态库的位置信息。加载运行时，可以通过设置LD_LIBRARY_PATH来指定要链接的动态库的位置信息。上述结构下，我们提供s.sh。

// s.sh
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:./dynamic
./a.out

这样执行./s.sh即可正常启动。LD_LIBRARY_PATH用于在程序启动运行时告知搜索程序依赖的动态库的路径。
要查看可执行程序依赖那些动态库，可使用ldd a.out。
在这里插入图片描述

1.2.程序运行期间完成动态链接
我们通过一个实例介绍程序运行期间，使用动态库的方式。
在这里插入图片描述
(1). 构建动态库
和1.1部分相同。

(2).主程序中使用动态库导出符号
注意，运行期间使用动态库时，我们并不需要动态库导出符号声明文件。
因为使用导出符号的方式是通过dlsym直接取得导出符号地址后，转换为相应类型后使用。
a.主程序为main.cpp
这里的main.cpp放置在demo下

#include <iostream>
#include <dlfcn.h>int x[2] = {1,2};
int y[2] = {3,4};
int z[2];typedef void (*AddVec)(int*, int*, int*, int);
int main()
{void *handle;AddVec addvec = nullptr;char *error;handle = dlopen("libt.so", RTLD_LAZY);if(!handle){printf("%s\n", dlerror());return 0;}addvec = (AddVec)dlsym(handle, "addvec");if((error = dlerror()) != NULL){printf("%s\n", error);dlclose(handle);return 0;}int* addcnt = (int*)dlsym(handle, "addcnt");if((error = dlerror()) != NULL){printf("%s\n", error);dlclose(handle);return 0;}addvec(x, y, z, 2);printf("z = [%d %d],cnt_%d\n", z[0], z[1], *addcnt);dlclose(handle);return 0;
}

我们采用运行期间完成动态链接的方式使用动态库，在使用动态库导出符号时，通过dlsym取得导出符号地址后，转换为匹配类型后，即可使用。上述使用了动态库导出的addvec，addcnt。

b.构建可执行程序的makefile
makefile放置在demo。

main:g++ -std=c++11 -rdynamic main.cpp -I../include -ldl
clean:rm a.out *.o *.txt

我们采用运行期间完成动态链接方式使用动态库时，构建可执行程序时，不需要通过-L -l来指定要链接的动态库的位置信息。因为编译链接过程尚未用到运行期间要链接的动态库。但需指定-rdynamic -ldl，因为我们此时需要链接到服务于运行期间动态连接的动态库dl。
在这里插入图片描述
(3).启动可执行程序
类似的，我们在启动前需通过LD_LIBRARY_PATH来指定dlopen中搜索动态库的路径信息。
我们的放置在demo下的s.sh为

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:../dynamic
./a.out

但执行./s.sh时，报错了：
在这里插入图片描述
因为我们采用c++方式编译动态库时，库内addvec的符号实际编译出的符号名称为：

这是因为c++编译器对编译时，针对函数类型会结合其形参为其构建符号名称。c编译器不会。
c++支持同名函数重载，所以，这样是需要的。c不支持同名函数重载，所以，不需要。

上述报错是因为我们通过dlsym取出addvec符号地址时，通过名称addvec在动态库中找不到匹配的符号。
为了正常使用dlsym取得导出符号地址：
(1).我们要么将dlsym传入的符号名修改为_Z6addvecPiS_S_i；
(2).要么通过设置使得c++编译时，针对addvec导出符号不要采用符号重新命名机制。我们只需在动态库源文件符号定义处，添加extern "C"修饰即可。若我们采取了此种方式，应该同步在类库导出符号声明文件中为addvec的声明也添加extern "C"修饰。这样，1.1中使用动态库时，也会直接采用addvec来在动态库中定位符号的定义位置。

针对变量类型导出符号，如addcnt，c++编译器不会对符号执行重新命名。所以，直接使用符号名即可。

值得注意的是，添加extern "C"后由于关闭结合形参重命名机制，所以，此时也就不允许同名符号重载了。

int addcnt = 0;
void addvec(int *x, int *y, int *z, int n)
{int i;addcnt++;for (i = 0; i < n; i++)z[i] = x[i] + y[i];
}void addvec(int *x, int *y, int *z)
{int i;i = 0;i++;
}

上述内容，作为t1.cpp内容时，可正常编译。

int addcnt = 0;
extern "C" void addvec(int *x, int *y, int *z, int n)
{int i;addcnt++;for (i = 0; i < n; i++)z[i] = x[i] + y[i];
}extern "C" void addvec(int *x, int *y, int *z)
{int i;i = 0;i++;
}

上述内容作为t1.cpp内容时，无法编译通过。因为存在同名符号问题。
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