linux动态库编译和使用详细剖析 - 后续

2018/04/01 21:06
阅读数 11

引言 - 也许是修行

  很久以前写过关于动态库科普文章, 废话反正是说了好多. 核心就是在 linux 上面玩了一下 dlopen : )

   linux动态库编译和使用详细剖析 - https://www.cnblogs.com/life2refuel/p/5332358.html

 

  本文是上面文章的补充部分. 因为单纯的 linux 玩还是不太通用 ~

  动态库最简单理解是为了解决操作系统级别的代码复用出现的技术. 现在服务器开发技术中,

几乎不再出现. 首先不好用, 其次多环境中常容易出错. 繁荣期应该在上古时代(2000-2005),  动态库技术

是一个很考验程序员的修养的基本功. (当前服务器主流是静态库, 客户端应该还是被动态库统治) 这里不妨扯一些

  Windows 和 Unix 下动态链接库的区别  https://blog.codingnow.com/2006/11/windows_unix_dynamic_library.html

  (没想到, 当年云风, 也会被上古的 winds 老前辈们 摩擦摩擦 ~.~ )

 

  想深入了解动态库原理, 可以多看几遍 <<程序员自我修养>> and <<高级C/C++ 编译技术>> : )

虽然看完没什么暖用. 但也可以解闷(特别是后面那本小册子)不是吗 ?      

  那开始代码之旅, 不来虚的 ~  

 

前言 - 准备测试环境

  动态库当你面试时候碰到的话, 实在答不上上来. 就别继续说了概念了.  就简单说我'不会', 但我会写会用的很溜.

也许能到 61 分吧.  把这篇文章代码手打出来 : ) 咱们就玩实心的.

先看编译模块 Makefile

main.exe:
    gcc -fPIC -O2 -Wall -shared -o foo.dll foo.c
    gcc -g -Wall -O2 -o main.exe main.c dllso.c -ldl

clean:
    -rm -rf *.o *.so *.exe *.out *.dll

 

待编译成动态库的文件 foo.h foo.c

#ifndef _F_FOO
#define _F_FOO

#include <stdio.h>

#ifndef extern
#   if defined(_MSC_VER)
#       define extern extern __declspec(dllexport)
#   else 
#       define extern extern
#   endif 
#endif//extern

extern void * foo(int hoge);

#undef extern

#endif//_F_FOO

这里构建的 extern 宏, 是不是很飘. 用于解决 cl 和 gcc 对于动态库导出约束不一样.

cl 默认没有 __declspec(dllexport) 就不导出. gcc 默认全部导出, __attribute__((visibility("hidden"))) 可以设置不可见.

#include "foo.h"

void * 
foo(int hoge) {
    static int _id;

    ++_id; // 简单自增长
    printf("foo(%d) = %d\n", hoge, _id);
    return &_id;
}

实现没有什么好说的. 

 

其中动态库协助接口设计 dllso.h 

#ifndef _H_DLLSO
#define _H_DLLSO

//
// ds_create - 构造加载动态库文件 
// path     : 动态库文件路径
// return   : 失败返回 NULL
//
extern void * ds_create(const char * path);

//
// ds_parse - 解析动态库文件, 返回执行函数
// so       : 动态库对象
// name     : 待解析的函数名称
// return   : 返回解析的函数地址, NULL 是失败
//
extern void * ds_parse(void * so, const char * name);

//
// ds_delete - 释放卸载动态库文件
// so       : 动态库对象
// return   : void
//
extern void ds_delete(void * so);

#endif//_H_DLLSO

 

最终测试文件 main.c

#include "dllso.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define _STR_FOO "./foo.dll"

// 简单动态库测试
int main(int argc, char * argv[]) {
    void * so = ds_create(_STR_FOO);
    if (NULL == so) {
        fprintf(stderr, "ds_create %s err", _STR_FOO);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    void * (* foo)(int) = ds_parse(so, "foo");
    if (NULL == foo) {
        fprintf(stderr, "ds_parse err so = %p\n", so);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("foo() = %p\n", foo(0));

    ds_delete(so);
    return EXIT_SUCCESS;
}

到这里希望读者理解作者的思路. 动态库处理划分为三部分, 装载, 解析, 卸载.

 

这里扯淡一点, 对于动态库设计处理. winds 离不开 LoadLibrary 函数簇. linux 离不开 dlopen 函数簇.(自行科普)

当前测试核心思路就在 dllso.c

#include "dllso.h"

#if defined(_MSC_VER)
#   include <windows.h>

#define RTLD_LAZY               LOAD_WITH_ALTERED_SEARCH_PATH
#define dlopen(filename, flags) LoadLibraryEx(filename, NULL, flags)
#define dlsym(handle, symbol)   GetProcAddress(handle, symbol)
#define dlclose(handle)         FreeLibrary(handle)

#else
#   include <dlfcn.h>
#endif

//
// ds_create - 构造加载动态库文件 
// path     : 动态库文件路径
// return   : 失败返回 NULL
//
inline void * 
ds_create(const char * path) {
    return dlopen(path, RTLD_LAZY);
}

//
// ds_parse - 解析动态库文件, 返回执行函数
// so       : 动态库对象
// name     : 待解析的函数名称
// return   : 返回解析的函数地址, NULL 是失败
//
inline void * 
ds_parse(void * so, const char * name) {
    return dlsym(so, name);
}

//
// ds_delete - 释放卸载动态库文件
// so       : 动态库对象
// return   : void
//
inline void 
ds_delete(void * so) {
    if (so) {
        dlclose(so);
    }
}

核心思路是在 winds 上面采用最小的代价构建了一个 linux dlopen 操作三部曲.

实现的很一般般. 或者说不痛快, 胜在可用, 代价小.  推荐喜欢但基础一般的朋友可以练习练习多写写.

文章到这里也快尾声了, 算 Over ~

 

正文 - 原地踌躇, 也走到了 中年

  人生的修行, 那么让人不可捉摸. 心无旁贷, 好想有机会再能看看大山中柿子树. 甜甜涩涩的 ~

很幸运你读到这里. 不妨带大家看看 libuv 怎么封装 dll 的. 总的思路都一样, winds 向着 *nix 靠拢. 写的很平稳厚实.

先看基础部分 (dl.c, uv.h, internal.h)

/* Platform-specific definitions for uv_dlopen support. */
#define UV_DYNAMIC FAR WINAPI
typedef struct {
  HMODULE handle;
  char* errmsg;
} uv_lib_t;

static void uv__format_fallback_error(uv_lib_t* lib, int errorno){ DWORD_PTR args[1] = { (DWORD_PTR) errorno }; LPSTR fallback_error = "error: %1!d!"; FormatMessageA(FORMAT_MESSAGE_FROM_STRING | FORMAT_MESSAGE_ARGUMENT_ARRAY | FORMAT_MESSAGE_ALLOCATE_BUFFER, fallback_error, 0, 0, (LPSTR) &lib->errmsg, 0, (va_list*) args); }
static int uv__dlerror(uv_lib_t* lib, const char* filename, DWORD errorno) { DWORD_PTR arg; DWORD res; char* msg; if (lib->errmsg) { LocalFree(lib->errmsg); lib->errmsg = NULL; } if (errorno == 0) return 0; res = FormatMessageA(FORMAT_MESSAGE_ALLOCATE_BUFFER | FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM | FORMAT_MESSAGE_IGNORE_INSERTS, NULL, errorno, MAKELANGID(LANG_ENGLISH, SUBLANG_ENGLISH_US), (LPSTR) &lib->errmsg, 0, NULL); if (!res && GetLastError() == ERROR_MUI_FILE_NOT_FOUND) { res = FormatMessageA(FORMAT_MESSAGE_ALLOCATE_BUFFER | FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM | FORMAT_MESSAGE_IGNORE_INSERTS, NULL, errorno, 0, (LPSTR) &lib->errmsg, 0, NULL); } if (res && errorno == ERROR_BAD_EXE_FORMAT && strstr(lib->errmsg, "%1")) { msg = lib->errmsg; lib->errmsg = NULL; arg = (DWORD_PTR) filename; res = FormatMessageA(FORMAT_MESSAGE_ALLOCATE_BUFFER | FORMAT_MESSAGE_ARGUMENT_ARRAY | FORMAT_MESSAGE_FROM_STRING, msg, 0, 0, (LPSTR) &lib->errmsg, 0, (va_list*) &arg); LocalFree(msg); } if (!res) uv__format_fallback_error(lib, errorno); return -1; }

uv__dlerror 是构造 linux dlerror 前戏.
作者设计的意图是围绕 winds FormatMessageA api 错误处理用法包装.

写的挺漂亮的. 其实还有更好更偷懒的实现方式, 参照基础项目 structc 中的

  stderr https://github.com/wangzhione/structc/blob/master/structc/system/stderr.c

winds 实现 strerror 函数. 用于解决 GetLastError 和 FormatMessage 配合的不爽. 

libuv 写的真好, 不知道 niginx 源码是什么水平, 有机会研究一下.一块分享.

 

随后的代码很轻松和标准

int uv_dlopen(const char* filename, uv_lib_t* lib) {
  WCHAR filename_w[32768];

  lib->handle = NULL;
  lib->errmsg = NULL;

  if (!MultiByteToWideChar(CP_UTF8,
                           0,
                           filename,
                           -1,
                           filename_w,
                           ARRAY_SIZE(filename_w))) {
    return uv__dlerror(lib, filename, GetLastError());
  }

  lib->handle = LoadLibraryExW(filename_w, NULL, LOAD_WITH_ALTERED_SEARCH_PATH);
  if (lib->handle == NULL) {
    return uv__dlerror(lib, filename, GetLastError());
  }

  return 0;
}


void uv_dlclose(uv_lib_t* lib) {
  if (lib->errmsg) {
    LocalFree((void*)lib->errmsg);
    lib->errmsg = NULL;
  }

  if (lib->handle) {
    /* Ignore errors. No good way to signal them without leaking memory. */
    FreeLibrary(lib->handle);
    lib->handle = NULL;
  }
}


int uv_dlsym(uv_lib_t* lib, const char* name, void** ptr) {
  *ptr = (void*) GetProcAddress(lib->handle, name);
  return uv__dlerror(lib, "", *ptr ? 0 : GetLastError());
}


const char* uv_dlerror(const uv_lib_t* lib) {
  return lib->errmsg ? lib->errmsg : "no error";
}

其中 uv_dlsym 思路很漂亮. 返回 int 错误类型. 可惜也不是线程安全的.

其中用到的几个宏翻译如下

#define CP_UTF7                   65000       // UTF-7 translation
#define CP_UTF8                   65001       // UTF-8 translation

#define ARRAY_SIZE(a) (sizeof(a) / sizeof((a)[0]))

其中 libuv uv_dlclose 实现行为和 linux 原生的 dlclose 原生行为基本一致, 没有对 NULL 判断.

让使用的朋友自己维护 NULL这块性能. 总体而言 libuv dl.c 实现的很舒服.

关于动态库话题简单的讲到这里了. 希望总是要有的 ~ ~

 

后记 - 欢迎指正, 感谢阅读, 错误是难免的.

  青春往事 - http://music.163.com/m/song?id=528723987&userid=16529894

      青春往事 - 龙泉寺 - 凤凰岭 

  (记 龙泉寺 : )

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