如何連結兩個名字一樣動態庫

導讀	不知道你是否遇到這樣的場景：應用程式中需要使用兩個動態庫裡的不同功能的函式，但是這兩個動態庫的作者發生心靈感應了，居然起了完全一樣的動態庫名字，這該如何是好？

具體來說面對的問題是：在編譯可執行程式的時候，透過gcc編譯引數的-lXXX就可以動態連結一個動態庫。但是，現在你想連結兩個動態庫，它們的名字是一樣的！！怎麼辦？

第一個動態庫檔案現在，假設我們在開發一個機器人應用程式，需要用到一個第三方動態庫中的演算法。這個庫的原始碼很簡單，如下：

// 第一個動態庫 原始檔 RobotMath.c：
double func0（double arg）
{
double ret = arg + arg;
return ret;
}
double func1（double arg1， double arg2）
{
double ret = arg1 + arg2;
return ret;
}

動態庫的編譯 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，請注意其中的 -Wl，--soname，libRobotMath.so，它用來指定生成的動態庫的 SONAME，一般用於動態庫的版本管理中。

為了方便起見，這裡就不加版本資訊了。

執行了 gcc 指令之後，就得到了一個動態庫檔案：libRobotMath.so。可以透過 patchelf 這個工具（在Ubuntu系統中，可以透過apt-get直接安裝），來檢視一下這個動態庫檔案的 SONAME ：

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

第2行列印出來的就是所謂的 SONAME。你也可以測試一下，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

以上就是第一個動態庫，已經交代清楚了，下面再來看一下最簡單的應用程式。

應用程式// 可執行程式 原始檔： 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;
}

這個程式碼簡直是幼兒園水平，不多解釋，直接編譯（假設已經把動態庫複製到main.c同一個資料夾中了）：

$ gcc -m32 -o main main.c -lRobotMath -L./ -Wl，-rpath=。/

執行：

$ 。/main
result0 = 2.200000
result1 = 3.300000

完美！

第二個動態庫檔案問題來了：現在應用程式還需要實現另外一個複雜的演算法，本著偷懶的精神，終於在另外一個機器人演算法相關的庫中找到了這個演算法。

// 第二個動態庫 原始檔 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，這個演算法庫輸出的動態庫名稱居然也是 libRobotMath.so ！
與第一個演算法庫的檔名同名同姓，看來這個名字太招人喜歡了。
如果這個作者直接起一個其它的名字，那就啥事都沒有了。
假如： 名字叫 libRobotUltra.so，那麼只需要直接複製過來，然後在編譯執行程式時，直接連結 -lRobotUltra 就可以了。/p>

錯誤做法：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

然後把libRobotMath2.so複製到應用程式的目錄下，並在main.c中，呼叫這個庫中的演算法函式 func2。

extern double func2（double arg1， double arg2， double arg3）;
int main（int argc， char *agv［］）
{
// 之前的其它程式碼
// 。..
double arg3 = 1.1， arg4 = 2.2， arg5 = 3.3;
double result2 = func2（arg3， arg4， arg5）;
printf（“result2 = %lf
”， 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 undefined reference to `func2’
collect2： error： ld returned 1 exit status

報錯：找不到 func2 這個函式。

但是libRobotMath2.so這個庫中明明已經有這個函式啊，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，很粗魯地直接給第二個動態庫檔案強行改名，不是解決問題的正確思路！
正解：patchelf 工具還記得在第一個庫中，我們使用 patchelf 這個小工具來檢視動態庫的 SONAME 嗎？
繼續用它來檢視下被我們改名後的 libRobotMath2.so：

$ patchelf --print-soname libRobotMath2.so
libRobotMath.so

SONAME 依然是原來的名稱，說明透過mv指令改名，只是改變了外表，並沒有改變它的內心。如果你熟悉檔案系統，就會知道：mv 指令只是修改了庫檔案在 inode 節點中的名字，而庫檔案實際內容所儲存的 block 儲存空間中，一點都沒有變化。

動態庫是一個ELF格式的檔案，作業系統在載入動態庫的時候，是根據ELF格式的標準，對檔案的內容進行一層一層解析的。可以參考很久之前寫的一篇文章： 中編譯、連結的基石-ELF檔案：扒開它的層層外衣，從位元組碼的粒度來探索。patchelf 這個工具，就提供了這樣的功能：檢視或修改動態庫檔案的內部資訊，包括：SONAME， 依賴的其他動態庫，rpath 路徑資訊等等。

$ 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這個引數，來把它的 SONAME 修改一下：

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

第一個 libRobotMath2.so，是設定的 SONAME 名稱;
第二個 libRobotMath2.so，是指定修改哪一個動態庫檔案的 SONAME;
修改之後，再檢查一下是否修改正確了：

$ patchelf --print-soname libRobotMath2.so
libRobotMath2.so

Bingo！SONAME 已經被正確修改了。
再次編譯一下可執行程式：

$ gcc -m32 -o main main.c -lRobotMath -lRobotMath2 -L./ -Wl，-rpath=。/

沒有報錯！執行一下：

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

問題解決了！

One More Thing什麼？你說這樣的問題是千年等一回？是為賦新詞強說愁？那說明走過的路還不是足夠的長。

記得大概是2015年的時候，開發一個閘道器，在硬體出來之前需要在Ubuntu （x86）平臺上進行模擬。為了便於跨平臺，選擇了 glib 庫，但是對其中的小部分原始碼進行了二次開發。但是Ubuntu的桌面系統是基於GTK的（底層使用的就是glib庫），也就是說作業系統在啟動時已經載入了系統目錄下的 glib庫。那麼我們的應用程式在編譯時，的確可以連結到自己二次開發的glib庫（放在本地資料夾），但是在執行時，一直載入不成功，就是因為動態庫的名字衝突問題導致的。最後沒辦法，只好利用 patchelf 工具，對動態庫的名稱，包括 SONAME 進行改寫，這樣才解決問題。

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