作  者：道哥，10 年嵌入式開發(fā)老兵，專注于：C/C 、嵌入式、Linux。

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【目錄】

• 第一個(gè)動(dòng)態(tài)庫文件

  
  

• 應(yīng)用程序

  
  

• 第二個(gè)動(dòng)態(tài)庫文件

  
  

• 錯(cuò)誤做法：直接給它改名

  
  

• 正解：patchelf 工具

  
  

• One More Thing

  
  

在Linux應(yīng)用的開發(fā)過程中，直接利用現(xiàn)成的第三方庫(俗稱：輪子)來完成自己的業(yè)務(wù)功能，是很常見的事情。

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)庫里的不同功能的函數(shù)，但是這兩個(gè)動(dòng)態(tài)庫的作者發(fā)生心靈感應(yīng)了，居然起了完全一樣的動(dòng)態(tài)庫名字，這該如何是好？

具體來說面對(duì)的問題是：在編譯可執(zhí)行程序的時(shí)候，通過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。

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

第一個(gè)動(dòng)態(tài)庫文件

現(xiàn)在，假設(shè)我們?cè)陂_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)庫中的算法。

這個(gè)庫的源碼很簡單，如下：

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

為了方便起見，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)庫文件：libRobotMath.so。

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

$ patchelf --print-soname libRobotMath.so
libRobotMath.so // SONAME
第2行打印出來的就是所謂的 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，已經(jīng)交代清楚了，下面再來看一下最簡單的應(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)庫文件

問題來了：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)的庫中找到了這個(gè)算法。

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

與第一個(gè)算法庫的文件名同名同姓，看來這個(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，那就啥事都沒有了。

假如: 名字叫 libRobotUltra.so，那么只需要直接復(fù)制過來，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，很粗魯?shù)刂苯咏o第二個(gè)動(dòng)態(tài)庫文件強(qiáng)行改名，不是解決問題的正確思路！

正解：patchelf 工具

還記得在第一個(gè)庫中，我們使用 patchelf 這個(gè)小工具來查看動(dòng)態(tài)庫的 SONAME 嗎？

繼續(xù)用它來查看下被我們改名后的 libRobotMath2.so：

$ patchelf --print-soname libRobotMath2.so
libRobotMath.so
SONAME 依然是原來的名稱，說明通過mv指令改名，只是改變了外表，并沒有改變它的內(nèi)心。

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

動(dòng)態(tài)庫是一個(gè)ELF格式的文件，操作系統(tǒng)在加載動(dòng)態(tài)庫的時(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：扒開它的層層外衣，從字節(jié)碼的粒度來探索。

patchelf 這個(gè)工具，就提供了這樣的功能：查看或修改動(dòng)態(tài)庫文件的內(nèi)部信息，包括：SONAME, 依賴的其他動(dòng)態(tài)庫，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=./
沒有報(bào)錯(cuò)！

執(zhí)行一下：

$ ./main
result0 = 2.200000
result1 = 3.300000
result2 = 7.986000
問題解決了！

One More Thing

什么？你說這樣的問題是千年等一回？是為賦新詞強(qiáng)說愁？那說明走過的路還不是足夠的長。

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

為了便于跨平臺(tái)，選擇了 glib 庫，但是對(duì)其中的小部分源碼進(jìn)行了二次開發(fā)。

但是Ubuntu的桌面系統(tǒng)是基于GTK的（底層使用的就是glib庫），也就是說操作系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)已經(jīng)加載了系統(tǒng)目錄下的glib庫。

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發(fā)的glib庫(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)庫的名字沖突問題導(dǎo)致的。

最后沒辦法，只好利用 patchelf 工具，對(duì)動(dòng)態(tài)庫的名稱，包括 SONAME 進(jìn)行改寫，這樣才解決問題。

------ End ------Linux 系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)庫的編譯和鏈接，也是一門大學(xué)問，涉及到的知識(shí)點(diǎn)和技巧非常多。以后繼續(xù)和大家一起學(xué)習(xí)、討論！