linux下动态链接库(.so)的显式调用和隐式调用

进入主题前,先看看两点预备知识。

一、显式调用和隐式调用的区别

我们知道,动态库相比静态库的区别是:静态库是编译时就加载到可执行文件中的,而动态库是在程序运行时完成加载的,所以使用动态库的程序的体积要比使用静态库程序的体积小,并且使用动态库的程序在运行时必须依赖所使用的动态库文件(.so文件),而使用静态库的程序一旦编译好,就不再需要依赖的静态库文件了(.a文件)。

动态库的调用又分为显示和隐式两种方式,区别如下:

1、 隐式调用需要调用者写的代码量少,调用起来和使用当前项目下的函数一样直接;而显式调用则要求程序员在调用时,指明要加载的动态库的名称和要调用的函数名称。

2、隐式调用由系统加载完成,对程序员透明;显式调用由程序员在需要使用时自己加载,不再使用时,自己负责卸载。

3、由于显式调用由程序员负责加载和卸载,好比动态申请内存空间,需要时就申请,不用时立即释放,因此显式调用对内存的使用更加合理, 大型项目中应使用显示调用。

4、当动态链接库中只提供函数接口,而该函数没有封装到类里面时,如果使用显式调用的方式,调用方甚至不许要包含动态链接库的头文件(需要调用的函数名是通过dlsym函数的参数指明的),而使用隐式调用时,则调用方不可避免要加上动态库中的头文件,g++编译时还需要要用参数-I指明包含的头文件的位置。需要注意的是,当动态链接库中的接口函数是作为成员函数封装在类里面时,即使使用显式调用的方式,调用方也必须包含动态库中的相应头文件(详见五、显示调用动态链接中的类成员函数)。

5、显式调用更加灵活,可以模拟多态效果(具体见后文)。

二、extern "C"的作用

C++程序(或库、目标文件)中,所有非静态(non-static)函数在二进制文件中都是以“符号(symbol)”形式出现的。这些符号都是唯一的字符串,从而把各个函数在程序、库、目标文件中区分开来。在C中,符号名正是函数名,两者完全一样。而C++允许重载(不同的函数有相同的名字但不同的参数,甚至const重载),并且有很多C所没有的特性──比如类、成员函数、异常说明──几乎不可能直接用函数名作符号名。为了解决这个问题,C++采用了所谓的name mangling。它把函数名和一些信息(如参数数量和大小)杂糅在一起,改造成奇形怪状,只有编译器才懂的符号名。例如,被mangle后的foo可能看起来像foo@4%6^,或者,符号名里头甚至不包括“foo”。

其中一个问题是,C++标准并没有定义名字必须如何被mangle,所以每个编译器都按自己的方式来进行name mangling。有些编译器甚至在不同版本间更换mangling算法(尤其是g++ 2.x和3.x)。前文说过,在显示调用动态库中的函数时,需要指明调用的函数名,即使您搞清楚了您的编译器到底怎么进行mangling的,从而知道调用的函数名被C++编译器转换为了什么形式,,但可能仅仅限于您手头的这个编译器而已,而无法在下一版编译器下工作。

extern "C"即可以解决这个问题。用 extern "C"声明的函数将使用函数名作符号名,就像C函数一样。因此,只有非成员函数才能被声明为extern "C",并且不能被重载。尽管限制多多,extern "C"函数还是非常有用,因为它们可以象C函数一样被dlopen动态加载。冠以extern "C"限定符后,并不意味着函数中无法使用C++代码了,相反,它仍然是一个完全的C++函数,可以使用任何C++特性和各种类型的参数。所以extern "C" 只是告诉编译器编和链接的时候都用c的方式的函数名字,函数里的内容可以为c的代码也可以为c++的。

有了上面两个预备知识后,下面以实际例子来演示两种不同的动态库调用方式。例子的结构组织为如下:

so1.h和so1.cc是第一个动态库中的文件,会编译链接为libso1.so;so2.h和so2.cc是第一个动态库中的文件,会编译链接为libso2.so;test.cc是调用两个动态库的程序。

三、显式调用

so1.h:

extern "C" void fcn();so1.cc:#include <iostream>#include "so1.h"void fcn() {std::cout << "this is fcn in so1" << std::endl;}

so1的makefile:

libso1.so:so1.og++ so1.o -shared -o libso1.soso1.o:so1.cc so1.hg++ -c so1.cc -fPIC -o so1.o.PHONY:cleanclean:rm so1.o libso1.somake之后,将生成的libso1.so拷贝到test.cc所在目录下。

so2.h:

extern "C" void fcn();so2.cc:#include <iostream>#include "so2.h"void fcn() {std::cout << "this is fcn in so2" << std::endl;}so2的makefile:libso2.so:so2.og++ so2.o -shared -o libso2.soso2.o:so2.cc so2.hg++ -c so2.cc -fPIC -o so2.o.PHONY:cleanclean:rm so2.o libso2.somake之后,将生成的libso2.so拷贝到test.cc所在目录下。

也不要说曾经失去,失去的不是永远失去,得到的不是永远拥有,

linux下动态链接库(.so)的显式调用和隐式调用

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