链接两个"名字完全一样"的【动态库】，你会怎么处理？

不知道你是否遇到这样的场景：应用程序中需要使用两个动态库里的不同功能的函数，但是这两个动态库的作者发生心灵感应了，居然起了完全一样的动态库名字，这该如何是好?

具体来说面对的问题是：在编译可执行程序的时候，通过gcc编译参数的-lXXX就可以动态链接一个动态库。

但是，现在你想链接两个动态库，它们的名字是一样的!!怎么办?

第一个动态库文件

现在，假设我们在开发一个机器人应用程序，需要用到一个第三方动态库中的算法。

这个库的源码很简单，如下：

// 第一个动态库 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; 
} 

动态库的编译命令是：

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

以上这些属性都比较常见，请注意其中的 -Wl,--soname,libRobotMath.so，它用来指定生成的动态库的 SONAME，一般用于动态库的版本管理中。

为了方便起见，这里就不加版本信息了。

执行了 gcc 指令之后，就得到了一个动态库文件：libRobotMath.so。

可以通过 patchelf 这个工具(在Ubuntu系统中，可以通过apt-get直接安装)，来查看一下这个动态库文件的 SONAME ：

$ patchelf --print-soname libRobotMath.so  
libRobotMath.so        // SONAME 

第2行打印出来的就是所谓的 SONAME。

你也可以测试一下，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

以上就是第一个动态库，已经交代清楚了，下面再来看一下最简单的应用程序。

应用程序

// 可执行程序 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 \n", result0); 
 
    double arg1 = 1.1, arg2 = 2.2; 
    double result1 = func1(arg1, arg2); 
    printf("result1 = %lf \n", result1); 
 
    return 0; 
} 

这个代码简直是幼儿园水平，不多解释，直接编译(假设已经把动态库复制到main.c同一个文件夹中了)：

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

执行：

$ ./main  
result0 = 2.200000  
result1 = 3.300000 

完美!

第二个动态库文件

问题来了：现在应用程序还需要实现另外一个复杂的算法，本着偷懒的精神，终于在另外一个机器人算法相关的库中找到了这个算法。

// 第二个动态库 源文件 RobotMath.c： 
double func2(double arg1, double arg2, double arg3) 
{ 
    double ret = arg1 * arg2 * arg3; 
    return ret; 
} 
 
// 编译指令 
$ gcc -m32 -fPIC --shared -o libRobotMath.so -Wl,--soname,libRobotMath.so RobotMath.c 

但是坑爹的是，这个算法库输出的动态库名称居然也是 libRobotMath.so !

与第一个算法库的文件名同名同姓，看来这个名字太招人喜欢了。

如果这个作者直接起一个其它的名字，那就啥事都没有了。

假如: 名字叫 libRobotUltra.so，那么只需要直接复制过来，然后在编译执行程序时，直接链接 -lRobotUltra 就可以了。

错误做法：直接给它改名

既然如此，我们是否可以直接给它改名呢?尝试一下：

$ mv libRobotMath.so libRobotMath2.so 

然后把libRobotMath2.so复制到应用程序的目录下，并在main.c中，调用这个库中的算法函数 func2。

extern double func2(double arg1, double arg2, double arg3); 
 
int main(int argc, char *agv[]) 
{ 
    // 之前的其它代码 
    // ... 
 
    double arg3 = 1.1, arg4 = 2.2, arg5 = 3.3; 
    double result2 = func2(arg3, arg4, arg5); 
    printf("result2 = %lf \n", result2); 
 
    return 0; 
} 

编译一下试试：

$ gcc -m32 -o main main.c -lRobotMath -lRobotMath2 -L./ -Wl,-rpath=./ 
/tmp/ccDGqFkl.o: In function `main': 
main.c:(.text+0xb4): undefined reference to `func2' 
collect2: error: ld returned 1 exit status 

报错：找不到 func2 这个函数。

但是libRobotMath2.so这个库中明明已经有这个函数啊，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 

为啥 gcc 还找不到呢?

看来，很粗鲁地直接给第二个动态库文件强行改名，不是解决问题的正确思路!

正解：patchelf 工具

还记得在第一个库中，我们使用 patchelf 这个小工具来查看动态库的 SONAME 吗?

继续用它来查看下被我们改名后的 libRobotMath2.so：

$ patchelf --print-soname libRobotMath2.so  
libRobotMath.so 

SONAME 依然是原来的名称，说明通过mv指令改名，只是改变了外表，并没有改变它的内心。

如果你熟悉文件系统，就会知道：mv 指令只是修改了库文件在 inode 节点中的名字，而库文件实际内容所存储的 block 存储空间中，一点都没有变化。

动态库是一个ELF格式的文件，操作系统在加载动态库的时候，是根据ELF格式的标准，对文件的内容进行一层一层解析的。

可以参考很久之前写的一篇文章：Linux系统中编译、链接的基石-ELF文件：扒开它的层层外衣，从字节码的粒度来探索。

patchelf 这个工具，就提供了这样的功能：查看或修改动态库文件的内部信息，包括：SONAME, 依赖的其他动态库，rpath 路径信息等等。

$ 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 

我们可以使用--set-soname这个参数，来把它的 SONAME 修改一下：

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

第一个 libRobotMath2.so，是设置的 SONAME 名称;

第二个 libRobotMath2.so，是指定修改哪一个动态库文件的 SONAME;

修改之后，再检查一下是否修改正确了：

$ patchelf --print-soname libRobotMath2.so  
libRobotMath2.so 

Bingo!SONAME 已经被正确修改了。

再次编译一下可执行程序：

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

没有报错!

执行一下：

$ ./main  
result0 = 2.200000  
result1 = 3.300000  
result2 = 7.986000 

问题解决了!

One More Thing

什么?你说这样的问题是千年等一回?是为赋新词强说愁?那说明走过的路还不是足够的长。

记得大概是2015年的时候，开发一个网关，在硬件出来之前需要在Ubuntu (x86)平台上进行模拟。

为了便于跨平台，选择了 glib 库，但是对其中的小部分源码进行了二次开发。

但是Ubuntu的桌面系统是基于GTK的(底层使用的就是glib库)，也就是说操作系统在启动时已经加载了系统目录下的 glib库。

那么我们的应用程序在编译时，的确可以链接到自己二次开发的glib库(放在本地文件夹)，但是在执行时，一直加载不成功，就是因为动态库的名字冲突问题导致的。

最后没办法，只好利用 patchelf 工具，对动态库的名称，包括 SONAME 进行改写，这样才解决问题。

本文转载自微信公众号「IOT物联网小镇」，可以通过以下二维码关注。转载本文请联系IOT物联网小镇公众号。