C语言实现动态加载.so动态库，使用，错误捕获以及卸载

动态库

概述

动态库的扩展名是.so。

动态库是被加载，调用的时候是根据内存地址去调用，而不是将代码复制到文件中。

动态库可以同时被多个进程使用。

实战案例：构建 libmath.so 动态库

准备源文件

calc.h

• 定义加法：int add(int a, int b);
• 定义减法：int sub(int a, int b);

#ifndef __CALC_H_
#define __CALC_H_

int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);

#endif // __CALC_H_

calc.c

• 简单的实现加法
• 简单的实现减法

#include "calc.h"

int add(int a, int b){
    return a + b;
}

int sub(int a, int b){
    return a - b;
}

show.h

#ifndef __SHOW_H_
#define __SHOW_H_

void show(int a, char* op, int b, int res);

#endif // __SHOW_H_

show.c

#include <stdio.h>
#include "show.h"

void show(int a, char* op, int b, int res){
    printf("%d %s %d = %d\n", a, op, b, res);
}

编译C源文件

gcc -c -fpic calc.c
gcc -c -fpic show.c

构建动态库

gcc -shared calc.o show.o -o libmath.so

使用动态库

main.c

#include <stdio.h>
#include "calc.h"
#include "show.h"


int main(){
    int a = 11;
    int b = 22;
    int res = add(a, b);
    show(a, "+", b, res);

    return 0;
}

编译并运行文件，此时把静态库文件也带上：

# 先配置库所在的环境变量
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.

# 编译执行
gcc main.c libmath.so -o main && ./main

输出结果如下：

11 + 22 = 33

动态加载常用方法

dlopen 方法

语法：

void* dlopen(char const** filename, int flag)

功能：将动态共享库载入内存并获得其访问句柄。

参数：

• filename：动态库路径，若只给文件名不带目录，则根据LD_LIBRARY_PATH环境变量的值搜索动态库
• flag：
  • RTLD_LAZY：延迟加载，使用动态库中的符号时才真的加载到内存
  • RTLD_NOW：立即加载

返回值：成功返回动态库的访问句柄，失败返回NULL。

句柄：唯一标识了系统内核所维护的动态共享库对象，将作为后续函数调用的参数。

dlclose 方法

语法：

int dlclose(void * handle)

功能：从内存中卸载动态库

参数：handle，动态句柄

返回值：成功返回0，失败返回非0

所卸载的共享库未必真的会立即从内存中消失，因为其他程序可能还需要使用该库。只有所有使用该库的程序都显式或者隐式的卸载了该库，该库所占用的内存空间才会真正得到释放。

无论卸载的共享库是否真正被释放，传递给close函数的句柄都会在该函数成功返回以后立即失效。

dlerror 方法

语法：

char* dlerror(void)

功能：获取在加载，使用和卸载共享库过程中所发生的错误。

返回值：有错误则返回指向错误信息字符串的指针，否则返回NULL。

使用示例：

void* handle = dlopen("libmath.so", RTLD_NOW);
if (!handle){
  fprintf(stderr, "dlopen: %s\n", dlerror());
  exit(EXIT_FAILURE);
}

dlsym 方法

语法：

void* dlsym(void* handle, char const* symbol)

功能：从已被加载的动态库中获取特定名称的符号地址

参数：

• handle 动态库访问句柄
• symbol 符号名

返回值：成功返回给定符号的地址，失败返回NULL

该函数 所返回的指针为void*类型，需要转型为实际目标类型相一致的指针后才能使用。

实战：动态加载 libmath.so 动态库

准备 .so 文件：

mkdir lib
mv libmath.so ./lib/
ls lib

编写main.c

#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>

int main(){
    // get the .so handle
    void* handle = dlopen("./lib/libmath.so", RTLD_NOW);
    if(handle == NULL){
        fprintf(stderr, "dlopen error: %s\n", dlerror());
        return -1;
    }

    // get the func address
    int (*add)(int, int) = dlsym(handle, "add");
    if(add == NULL){
        fprintf(stderr, "dlsym error: %s\n", dlerror());
        return -1;
    }

    // use the add func
    int value = add(11, 22);
    printf("11 + 22 = %d\n", value);

    // close the handle
    if(dlclose(handle)){
        fprintf(stderr, "dlclose error: %s\n",dlerror());
        return -1;
    }

    return 0;
}

编译并执行程序：

gcc -o main main.c -ldl && ./main

输出：

11 + 22 = 33