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【目錄】

• 第一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)文件
• 應(yīng)用程序
• 第二個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)文件
• 錯(cuò)誤做法：直接給它改名
• 正解：patchelf 工具
• One More Thing

在Linux應(yīng)用的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，直接利用現(xiàn)成的第三方庫(kù)(俗稱：輪子)來(lái)完成自己的業(yè)務(wù)功能，是很常見(jiàn)的事情。

不知道你是否遇到這樣的場(chǎng)景：應(yīng)用程序中需要使用兩個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)里的不同功能的函數(shù)，但是這兩個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)的作者發(fā)生心靈感應(yīng)了，居然起了完全一樣的動(dòng)態(tài)庫(kù)名字，這該如何是好?

具體來(lái)說(shuō)面對(duì)的問(wèn)題是：在編譯可執(zhí)行程序的時(shí)候，通過(guò)gcc編譯參數(shù)的-lXXX就可以動(dòng)態(tài)鏈接一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)。

但是，現(xiàn)在你想鏈接兩個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)，它們的名字是一樣的!!怎么辦?

第一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)文件

現(xiàn)在，假設(shè)我們?cè)陂_(kāi)發(fā)一個(gè)機(jī)器人應(yīng)用程序，需要用到一個(gè)第三方動(dòng)態(tài)庫(kù)中的算法。

這個(gè)庫(kù)的源碼很簡(jiǎn)單，如下：

// 第一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù) 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(dòng)態(tài)庫(kù)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(jiàn)，請(qǐng)注意其中的 -Wl,--soname,libRobotMath.so，它用來(lái)指定生成的動(dòng)態(tài)庫(kù)的 SONAME，一般用于動(dòng)態(tài)庫(kù)的版本管理中。

為了方便起見(jiàn)，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(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)文件：libRobotMath.so。

可以通過(guò) patchelf 這個(gè)工具(在Ubuntu系統(tǒng)中，可以通過(guò)apt-get直接安裝)，來(lái)查看一下這個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)文件的 SONAME ：

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

第2行打印出來(lái)的就是所謂的 SONAME。

你也可以測(cè)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(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)，已經(jīng)交代清楚了，下面再來(lái)看一下最簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序。

應(yīng)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 \n", result0); 
 
    double arg1 = 1.1, arg2 = 2.2; 
    double result1 = func1(arg1, arg2); 
    printf("result1 = %lf \n", result1); 
 
    return 0; 
} 

這個(gè)代碼簡(jiǎn)直是幼兒園水平，不多解釋，直接編譯(假設(shè)已經(jīng)把動(dòng)態(tài)庫(kù)復(fù)制到main.c同一個(gè)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(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)文件

問(wèn)題來(lái)了：現(xiàn)在應(yīng)用程序還需要實(shí)現(xiàn)另外一個(gè)復(fù)雜的算法，本著偷懶的精神，終于在另外一個(gè)機(jī)器人算法相關(guān)的庫(kù)中找到了這個(gè)算法。

// 第二個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù) 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(gè)算法庫(kù)輸出的動(dòng)態(tài)庫(kù)名稱居然也是 libRobotMath.so !

與第一個(gè)算法庫(kù)的文件名同名同姓，看來(lái)這個(gè)名字太招人喜歡了。

如果這個(gè)作者直接起一個(gè)其它的名字，那就啥事都沒(méi)有了。

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

錯(cuò)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(fù)制到應(yīng)用程序的目錄下，并在main.c中，調(diào)用這個(gè)庫(kù)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 \n", 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:(.text+0xb4): undefined reference to `func2' 
collect2: error: ld returned 1 exit status 

報(bào)錯(cuò)：找不到 func2 這個(gè)函數(shù)。

但是libRobotMath2.so這個(gè)庫(kù)中明明已經(jīng)有這個(gè)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(lái)，很粗魯?shù)刂苯咏o第二個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)文件強(qiáng)行改名，不是解決問(wèn)題的正確思路!

正解：patchelf 工具

還記得在第一個(gè)庫(kù)中，我們使用 patchelf 這個(gè)小工具來(lái)查看動(dòng)態(tài)庫(kù)的 SONAME 嗎?

繼續(xù)用它來(lái)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(lái)的名稱，說(shuō)明通過(guò)mv指令改名，只是改變了外表，并沒(méi)有改變它的內(nèi)心。

如果你熟悉文件系統(tǒng)，就會(huì)知道：mv 指令只是修改了庫(kù)文件在 inode 節(jié)點(diǎn)中的名字，而庫(kù)文件實(shí)際內(nèi)容所存儲(chǔ)的 block 存儲(chǔ)空間中，一點(diǎn)都沒(méi)有變化。

動(dòng)態(tài)庫(kù)是一個(gè)ELF格式的文件，操作系統(tǒng)在加載動(dòng)態(tài)庫(kù)的時(shí)候，是根據(jù)ELF格式的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)文件的內(nèi)容進(jìn)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(kāi)它的層層外衣，從字節(jié)碼的粒度來(lái)探索。

patchelf 這個(gè)工具，就提供了這樣的功能：查看或修改動(dòng)態(tài)庫(kù)文件的內(nèi)部信息，包括：SONAME, 依賴的其他動(dòng)態(tài)庫(kù)，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(gè)參數(shù)，來(lái)把它的 SONAME 修改一下：

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

第一個(gè) libRobotMath2.so，是設(shè)置的 SONAME 名稱;

第二個(gè) libRobotMath2.so，是指定修改哪一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)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(jīng)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(méi)有報(bào)錯(cuò)!

執(zhí)行一下：

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

問(wèn)題解決了!

One More Thing

什么?你說(shuō)這樣的問(wèn)題是千年等一回?是為賦新詞強(qiáng)說(shuō)愁?那說(shuō)明走過(guò)的路還不是足夠的長(zhǎng)。

記得大概是2015年的時(shí)候，開(kāi)發(fā)一個(gè)網(wǎng)關(guān)，在硬件出來(lái)之前需要在Ubuntu (x86)平臺(tái)上進(jìn)行模擬。

為了便于跨平臺(tái)，選擇了 glib 庫(kù)，但是對(duì)其中的小部分源碼進(jìn)行了二次開(kāi)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(kù))，也就是說(shuō)操作系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)已經(jīng)加載了系統(tǒng)目錄下的 glib庫(kù)。

那么我們的應(yīng)用程序在編譯時(shí)，的確可以鏈接到自己二次開(kāi)發(fā)的glib庫(kù)(放在本地文件夾)，但是在執(zhí)行時(shí)，一直加載不成功，就是因?yàn)閯?dòng)態(tài)庫(kù)的名字沖突問(wèn)題導(dǎo)致的。

最后沒(méi)辦法，只好利用 patchelf 工具，對(duì)動(dòng)態(tài)庫(kù)的名稱，包括 SONAME 進(jìn)行改寫，這樣才解決問(wèn)題。

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