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在动态库中调用外部函数的方法

2024-04-02 19:55

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本篇内容介绍了“在动态库中调用外部函数的方法”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!

愉快的玩耍

比如:我的主人编写了这么一段简单的代码:

# 文件:lib.c  #include <stdio.h>  int func_in_lib(int k) {     printf("func_in_lib is called \n");     return k + 1; }

只要用如下命令来编译,我就诞生出来了 lib.so,也就是一个动态链接库:

$ gcc -m32 -fPIC --shared -o lib.so lib.c

这个时候,主人随便把我丢给谁,我都可以为他服务,只要他调用我肚子里的这个函数 func_in_lib 就可以了。

虽然目前你看到我提供的这个函数很简单,但是道理都是一样的,后面如果有机会,我就在这个函数里来计算机器人的运动轨迹,给你瞧一瞧!

例如:张三今天写了一段代码,需要调用我的这个函数。

张三这个人比较喜欢骚操作,明明他在编译可执行程序的时候,把我动态链接一下就可以了,就像下面这样:

$ gcc -m32 -o main main.c ./lib.so

但是张三偏偏不这么做,为了炫技,他选择使用 dlopen 动态加载的方式,来把我从硬盘上加载到进程中。

咱们来一起围观一下张三写的可执行程序代码:

# 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;      // 打开动态库     void *handle = dlopen("./lib.so", RTLD_NOW);     if (handle)     {         // 查找动态库中的函数         pfunc func = (pfunc) dlsym(handle, "func_in_lib");         if (func)         {             b = func(a);             printf("b = %d \n", b);         }         else         {             printf("dlsym failed! \n");         }         dlclose(handle);     }     else     {         printf("dlopen failed! \n");     }          return 0; }

从代码中可以看到,张三预先知道我肚子里的这个函数名称是 func_in_lib,所以他使用了系统函数 dlsym(handle,  "func_in_lib"); 来找到这个函数在内存中的加载地址,然后就可以直接调用这个函数了。

张三编译得到可执行文件 main 之后,执行结果完全正确,很开心!

悲从中来

可是有一天,我遇到一件烦人的事情,我的主人说:你这个服务函数的计算过程太单调了,给你找点乐子,你在执行的时候啊,到其他一个外部模块里调用一个函数。

话刚说完,就丢给我一个函数名:void func_in_main(void);。

也就是说,我需要在我的服务函数中,去调用其他模块里的函数,就像下面这样:

#include <stdio.h>  // 外部函数声明 void func_in_main(void);  int func_in_lib(int k) {     printf("func_in_lib is called \n");      // 调用外部函数     func_in_main();          return k + 1; }

那么这个函数在哪里呢?天哪,我怎么知道这个函数是什么鬼?怎么才能找到它藏在内存的那个角落(地址)里?

不管怎么样,主人修改了代码之后,还是很顺利的把我编译了出来:

$ gcc -m32 -fPIC --shared -o lib.so lib.c

编译指令完全没有变化。

因为我仅仅是一个动态链接库,这个时候即使我不知道 func_in_main 函数的地址,也是可以编译成功的。

只不过我要把这个家伙标记一下:谁要是想使用我,就必须告诉我这个家伙的地址在哪里!,否则就别怪我耍赖。

无辜的张三

我的主人对张三说:兄弟,我的这个动态链接库升级了,功能更强大哦,想不想试一下?

张三心想:我是使用 dlopen 的方式来动态加载动态库文件的,不需要对可执行程序重新编译或者链接,直接运行就完事了!

于是他二话不说,直接就把我拿过去,丢在他的可执行程序目录下,然后执行 main 程序。

可是这一次,他看到的结果却是:

dlopen failed!

为什么会加载失败呢?上次明明是正常执行的!张三一脸懵!

其实,这压根就不能怪我!以为我刚才就说了:谁要是想使用我,就必须告诉我 func_in_main 这个函数的地址在哪里!

可是在张三的这个进程里,我到处都找不到这个函数的地址。既然你没法满足我,那我就没法满足你!

锦囊1: 导出符号表

张三这下也没辙了,只要找我的主人算账:我的应用程序代码一丝一毫都没有动,怎么换了你给的新动态链接库就不行了呢?

主人慢条斯理的回答:疏忽了,疏忽了,忘记跟你说一件事情了:这个动态库啊,它需要你多做一件事情:在你的程序中提供一个名为 func_in_main  的函数,这样就可以了。

张三一想:这个好办,加一个函数就是了。

因为这个可执行程序只有一个 main.c 文件,于是他在其中新加了一个函数:

void func_in_main(void) {     printf("func_in_main \n"); }

然后就开始编译、执行,一顿操作猛如虎:

# gcc -m32 -o main main.c -ldl # ./main dlopen failed!

咦?怎么还是失败?!已经按照要求加了 func_in_main 这个函数了啊?!

这个傻X张三,对,你确实是在 main.c 中加了这个函数,但是你仅仅是加在你的可执行程序中的,但是我却压根就看不到这个函数啊!

不信的话,你检查一下编译出来的可执行程序中,是否把 func_in_main 这个符号导出来了?如果不导出来,我怎么能看到?

# 查看导出的符号表 $ objdump -e main -T | grep func_in_main # 这里输出为空

既然输出为空,就说明没有导出来!这个就不用我教你了吧?

茴香豆的“茴”字,一共有四种写法。。。

哦,不,导出符号,一共有两种方式:

方式1:导出所有的符号

$ gcc -m32 -rdynamic -o main main.c -ldl

当然,下面这个指令也可以:

gcc -m32 -Wl,--export-dynamic -o main main.c -ldl

方式2:导出指定的符号

先定义一个文件,把需要导出的符号全部罗列出来:

文件:exported.txt

{     extern "C"     {         func_in_main;     }; };

然后,在编译选项中指定这个导出文件:

gcc -m32 -Wl,-dynamic-list=./exported.txt -o main main.c -ldl

使用以上两种方式的任意一种即可,编译之后,再使用 objdump 指令看一下导出符号:

$ objdump -e main -T | grep func_in_main 080485bb g    DF .text  00000019  Base        func_in_main

嗯,很好很好!张三赶紧按照这样的方式操作了一下,果真成功执行了函数!

$ ./main  func_in_lib is called  func_in_main  b = 2

也就是说,在我的动态库文件中,正确的找到了外部其他模块中的函数地址,并且愉快的执行成功了!

锦囊2: 动态注册

虽然执行成功了,张三的心里隐隐约约的仍然有一丝不爽的感觉,每次编译都要导出符号,真麻烦,能不能优化一下?

于是他找到我的主人,表达了自己的不满。

主人一瞧,有个性!既然你不想提供,那我就满足你:

  1. 鸿蒙官方战略合作共建——HarmonyOS技术社区

  2. 首先,在动态库中提供一个默认的函数实现(func_in_main_def);

  3. 然后,再提供一个专门的注册函数(register_func),如果外部模块想提供 func_in_main 这个函数,就调用注册函数注册进来;

此时,lib.c 最新的代码就变成这个样子了:

#include <stdio.h>  // 默认试下 void func_in_main_def(void) {     printf("the main is lazy, do NOT register me! \n"); }  // 定义外部函数指针 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 \n");      if (func_in_main)         func_in_main();      return k + 1; }

然后编译,全新的我再一次诞生了 lib.so:

gcc -m32 -fPIC --shared -o lib.so lib.c

主人把我丢给张三的时候说:好了,满足你的需求,这一次你不用提供 func_in_main 这个函数了,当然也就不用再导出符号了。

不过,如果如果有一天,你改变了注意,又想提供这个函数了,那么你就要通过动态库中的 register_func 函数,把你的函数注册进来。

Have you got it?赶紧再去试一下!

这个时候,张三再次使用我的时候,就不需要导出他的 main.c 里的那个函数 func_in_main了,实际上他可以把这个函数从代码中删掉!

编译、执行,张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,结果看起来是正确的。

咦?怎么多了一行字:the main is lazy, do NOT register me!

难道是在质疑我的技术能力吗?好吧,既然如此,我也满足你,不就是注册一个函数嘛,简单:

// 文件: main.c  #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <dlfcn.h>  typedef int (*pfunc)(int); typedef int (*pregister)(void (*)());  // 控制注册函数的宏定义 #define REG_FUNC  #ifdef REG_FUNC void func_in_main(void) {     printf("func_in_main \n"); } #endif  int main(int argc, char *agv[]) {     int a = 1;     int b;      // 打开动态库     void *handle = dlopen("./lib.so", RTLD_NOW);     if (handle)     { #ifdef REG_FUNC         // 查找动态库中的注册函数         pregister register_func = (pregister) dlsym(handle, "register_func");         if (register_func)         {              register_func(func_in_main);         } #endif          // 查找动态库中的函数         pfunc func = (pfunc) dlsym(handle, "func_in_lib");         if (func)         {             b = func(a);             printf("b = %d \n", b);         }         else         {             printf("dlsym failed! \n");         }         dlclose(handle);     }     else     {         printf("dlopen failed! \n");     }          return 0; }

然后编译、执行:

$ gcc -m32 -o main main.c -ldl $ ./main  func_in_lib is called  func_in_main  b = 2

完美收官!

PS:很多平台级的代码,例如一些工控领域的运行时(Runtime)软件,大部分都是通过注册的方式,来把平台代码、用户代码进行连接、绑定的。

“在动态库中调用外部函数的方法”的内容就介绍到这里了,感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注编程网网站,小编将为大家输出更多高质量的实用文章!

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