作 者:道哥,10+年嵌入式开发老兵,专注于:C/C++、嵌入式、Linux。
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别名是啥玩意?
在stackoverflow
上看到一个有趣的话题:如何给一个变量设置一个别名?(How to assign to a variable an alias?
)
所谓的变量别名,就是通过通过不同的标识符,来表示同一个变量。
我们知道,变量名称是给程序员使用的。
在编译器的眼中,所有的变量都变成了地址。
请注意:这里所讨论的别名,仅仅是通过不同的标识符来引用同一个变量。
与强符号、弱符号没有关系,那是另一个话题。
在上面这个帖子中,作者首先想到的是通过宏定义,对变量进行重新命名。
这样的做法,将会在编译之前的预处理环节,把宏标识符替换为变量标识符。
在网友回复的答案中,大部分都是通过指针来实现:让不同的标识符指向同一个变量。
不管怎么说,这也算是一种别名了。
但是,这些答案有一个局限:这些代码必须一起进行编译才可以,否则就可能出现无法找到符号的错误信息。
现在非常流行插件编程,如果开发者想在插件中通过一个变量别名来引用主程序中的变量,这该如何处理呢?
本文提供两个方法来实现这个目的,并通过两个简单的示例代码来进行演示。
文末有示例代码的下载地址。
方法1:反向注册
之前我接触过一些CodeSys
的代码,里面的代码质量真的是非常的高,特别是软件架构设计部分。
传说:CodySys 是工控界的 Android。
其中有个反向注册的想法,正好可以用在变量别名上面。
示例代码中一共有 2 个文件:main.c
和plugin.c
。
main.c
中定义了一个全局变量数组,编译成可执行程序main
。
plugin.c
中通过一个别名来使用main.c
中的全局变量。
plugin.c
被编译成一个动态链接库,被可执行程序main
动态加载(dlopen
)。
在plugin.c
中,提供一个函数func_init
,当动态库被main
dlopen
之后,这个函数就被调用,并且把真正的全局变量的地址通过参数传入。
这样的话,在插件中就可以通过一个别名来使用真正的变量了(比如:修改变量的值)。
本质上,这仍然是通过指针来进行引用。
只不过利用动态注册的思想,把指针与变量的绑定关系在时间和空间上进行隔离。
plugin.c 源文件
#include <stdio.h> int *alias_data = NULL; void func_init(int *data) { printf("libplugin.so: func_init is called. /n"); alias_data = data; } void func_stage1(void) { printf("libplugin.so: func_stage1 is called. /n"); if (alias_data) { alias_data[0] = 100; alias_data[1] = 200; } }
main.c 源文件
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <dlfcn.h> // defined in libplugin.so typedef void (*pfunc_init)(int *); typedef void (*pfunc_stage1)(void); int data[100] = { 0 }; void main(void) { data[0] = 10; data[1] = 20; printf("data[0] = %d /n", data[0]); printf("data[1] = %d /n", data[1]); // open libplugin.so void *handle = dlopen("./libplugin.so", RTLD_NOW); if (!handle) { printf("dlopen failed. /n"); return; } // get and call init function in libplugin.so pfunc_init func_init = (pfunc_init) dlsym(handle, "func_init"); if (!func_init) { printf("get func_init failed. /n"); return; } func_init(data); // get and call routine function in libplugin.so pfunc_stage1 func_stage1 = (pfunc_stage1) dlsym(handle, "func_stage1"); if (!func_stage1) { printf("get func_stage1 failed. /n"); return; } func_stage1(); printf("data[0] = %d /n", data[0]); printf("data[1] = %d /n", data[1]); return; }
编译指令如下:
gcc -m32 -fPIC --shared plugin.c -o libplugin.so gcc -m32 -o main main.c -ldl
执行结果:
data[0] = 10 data[1] = 20 libplugin.so: func_init is called. libplugin.so: func_stage1 is called. data[0] = 100 data[1] = 200
可以看一下动态链接库的符号表:
readelf -s libplugin.so | grep data
可以看到alias_data
标识符,并且是在本文件中定义的全局变量。
【关于作者】
号主:道哥,十多年的嵌入式开发老兵,专注于嵌入式 + Linux 领域,玩过单片机、搞过智能家居、研究过 PLC 和 工业机器人,项目开发经验非常丰富。
他的文章主要包括 C/C++、Linux操作系统、物联网、单片机和嵌入式这几个方面。
厚积薄发、换位思考,以读者的角度来总结文章。
每一篇输出,不仅仅是干货的呈现,更是引导你一步一步的深入思考,从底层逻辑来提升自己。
方法2:嵌入汇编代码
在动态加载的插件中使用变量别名,除了上面演示的动态注册的方式,还可以通过嵌入汇编代码来: 设置一个全局标号来实现。
直接上示例代码:
plugin.c
源文件
#include <stdio.h> asm(".Global alias_data"); asm("alias_data = data"); extern int alias_data[]; void func_stage1(void) { printf("libplugin.so: func_stage1 is called. /n"); *(alias_data + 0) = 100; *(alias_data + 1) = 200; }
main.c
源文件
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <dlfcn.h> // defined in libplugin.so typedef void (*pfunc_init)(int *); typedef void (*pfunc_stage1)(void); int data[100] = { 0 }; void main(void) { data[0] = 10; data[1] = 20; printf("data[0] = %d /n", data[0]); printf("data[1] = %d /n", data[1]); // open libplugin.so void *handle = dlopen("./libplugin.so", RTLD_NOW); if (!handle) { printf("dlopen failed. /n"); return; } // get and call routine function in libplugin.so pfunc_stage1 func_stage1 = (pfunc_stage1) dlsym(handle, "func_stage1"); if (!func_stage1) { printf("get func_stage1 failed. /n"); return; } func_stage1(); printf("data[0] = %d /n", data[0]); printf("data[1] = %d /n", data[1]); return; }
编译指令:
gcc -m32 -fPIC --shared plugin.c -o libplugin.so gcc -m32 -rdynamic -o main main.c -ldl
执行结果:
data[0] = 10 data[1] = 20 libplugin.so: func_stage1 is called. data[0] = 100 data[1] = 200
也来看一下libplugin.so
中的符号信息:
readelf -s libplugin.so | grep data
小结
这篇文档通过两个示例代码,讨论了如何在插件中(动态链接库),通过别名来访问真正的变量。
不知道您会不会有这样的疑问:直接使用extern
来声明一下外部定义的变量不就可以了,何必这么麻烦?
道理是没错!
但是,在一些比较特殊的领域或场景中(比如一些二次开发中),这样的需求是的确存在的,而且是强需求。
如果你有任何疑问,或者文中有任务错误,欢迎留言讨论、指正。
在公众号【IOT物联网小镇】后台回复关键字:20522,即可获取示例代码的下载地址。
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