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如何链接两个名字一样动态库

Linux阅码场

描述

在Linux应用的开发过程中,直接利用现成的第三方库(俗称:轮子)来完成自己的业务功能,是很常见的事情。

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

”, result0);

double arg1 = 1.1, arg2 = 2.2;

double result1 = func1(arg1, arg2);

printf(“result1 = %lf

”, 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

”, 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 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。

责任编辑:haq

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