Linux下c语言实现动态库的动态调用

在Linux操作系统下，有时候需要在不重新编译程序的情况下，运行时动态地加载库，这时可以通过Linux操作系统提供的API可以实现，涉及到的API主要有dlopen、dlsym和dlclose。使用时，需要加上头文件#include <dlfcn.h> 。

dlopen介绍：打开一个动态链接库，函数定义如下：

void * dlopen( const char * pathname, int mode );
函数功能描述：在dlopen的（）函数以指定模式打开指定的动态连接库文件，并返回一个句柄给调用进程。

参数说明：

pathname：动态库的名称，需要带上路径。
mode：分为这几种
RTLD_LAZY 暂缓决定，等有需要时再解出符号
RTLD_NOW 立即决定，返回前解除所有未决定的符号。
RTLD_LOCAL
RTLD_GLOBAL 允许导出符号
RTLD_GROUP
RTLD_WORLD
返回值说明:
打开错误返回空指针NULL ，若成功，返回库引用

dlsym介绍：

该函数根据动态链接库操作句柄与符号，返回符号对应的地址。

函数定义如下：

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

函数说明：

dlsym根据动态链接库操作句柄和符号，返回符号对应的地址。使用这个函数不但可以获取函数地址，也可以获取变量地址。

参数说明：

handle：打开库文件之后的句柄。

symbol：需要从库文件查找的符号。

dlclose

dlclose用于关闭指定句柄的动态链接库，只有当此动态链接库的使用计数为0时,才会真正被系统卸载。

实验一获取函数地址

在linux下创建一个test的工程目录。

工程目录下创建一个名为lib1.c的文件，写入如下内容：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <stdarg.h>

void LOG(const char *format, ...)
{
        va_list argptr;
        char buffer[2048];
        va_start(argptr,format);
        vsprintf(buffer,format,argptr);
        va_end(argptr);

        printf("%s\n", buffer);
}

void lib_function_1(void)
{
	LOG("call %s!!!", __func__);
}

void lib_function_2(void)
{
	LOG("call %s!!!", __func__);
}

创建一个main.c文件，内容如下所示：

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

void dynamic_lib_test()
{
	void (*fun)();

	void *hander = NULL;

	hander = dlopen("./libshare.so", RTLD_NOW);

	if(hander == NULL) {
		printf("can not find dlib\n");
		return;
	}

	fun = (void(*)())dlsym(hander, "lib_function_1");
	if(fun==NULL) {
		printf("can't find function\n");
	}
	fun();

	fun = (void(*)())dlsym(hander, "lib_function_2");
	if(fun==NULL) {
		printf("can't find function\n");
	}
	fun();

	dlclose(hander);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	dynamic_lib_test();
	return 0;
}

创建一个Makefile，生成一个动态库以及可执行文件，内容如下所示：

CPROG	= test
BIN     = $(CPROG) 
CC= gcc
OBJS=main.o lib1.o

LDFLAGS += -ldl

all: $(BIN) 
clean:
	rm -f $(OBJS) $(BIN)
$(BIN): $(OBJS)
	$(CC) -g -fPIC -shared lib1.c -o libshare.so
	$(CC)  -o $(BIN) $(OBJS) $(CFLAGS) $(LDFLAGS) $(CFLAGS_EXTRA)

编译该工程的代码
执行命令:make clean;make

最终会在该工程生成一个libshare.so动态库文件以及test的可执行文件。
测试验证在该工程下执行./test，便可以观察到最终结果，如下图所示：

实验二获取全局变量地址

在当前目录下新增lib2.c,写入如下内容：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<stdarg.h>

//声明一个结构体
typedef struct test_s {
	char *test_name;
	void (*test_func)();
	void (*test_set_buf)(char *val);
	char *(*test_get_buf)();
}test_t;

char testbuf[128]="123456";

void Log(const char *format, ...)
{
        va_list argptr;
        char buffer[2048];
        va_start(argptr,format);
        vsprintf(buffer,format,argptr);
        va_end(argptr);

        printf("%s\n", buffer);
}
void test_function()
{
	Log("function %s call!!!", __func__);
}

void test_set_buf(char *val)
{
	strcpy(testbuf, val);
}

char *test_get_buf()
{
	return testbuf;
}
//定义一个全局变量
test_t test = {
	.test_name = "TestName",
	.test_func = test_function,
	.test_get_buf = test_get_buf,
	.test_set_buf = test_set_buf,
};

编辑main.c，内容如下：

#include <string.h>

void dynamic_lib_test_1()
{
	void (*fun)();

	void *hander = NULL;

	hander = dlopen("./libshare.so", RTLD_NOW);

	if(hander == NULL) {
		printf("can not find dlib\n");
		return;
	}

	fun = (void(*)())dlsym(hander, "lib_function_1");
	if(fun==NULL) {
		printf("can't find function\n");
	}
	fun();

	fun = (void(*)())dlsym(hander, "lib_function_2");
	if(fun==NULL) {
		printf("can't find function\n");
	}
	fun();

	dlclose(hander);
}

typedef struct test_s {
	char *test_name;
	void (*test_func)();
	void (*test_set_buf)(char *val);
	char *(*test_get_buf)();
}test_t;

void dynamic_lib_test_2()
{
	
	void *hander = NULL;

	hander = dlopen("./libshare.so", RTLD_NOW);

	if(hander == NULL) {
		printf("can not find dlib\n");
		return;
	}

	test_t *t = (test_t *)dlsym(hander, "test");
	if(t==NULL) {
		printf("can't find function\n");
		return;
	}

	printf("name:%s, buf:%s\n", t->test_name, t->test_get_buf());
	t->test_func();
	t->test_set_buf("hello world!!!");
	printf("name:%s, buf:%s\n", t->test_name, t->test_get_buf());

	dlclose(hander);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	dynamic_lib_test_1();
	dynamic_lib_test_2();
	return 0;
}

编辑Makefile，主要是添加lib2.c的编译

CPROG	= test
BIN     = $(CPROG) 
CC= gcc
OBJS=main.o lib1.o
LDFLAGS += -ldl

all: $(BIN) 
clean:
	rm -f $(OBJS) $(BIN)
$(BIN): $(OBJS)
	$(CC) -g -fPIC -shared lib1.c lib2.c -o libshare.so
	$(CC)  -o $(BIN) $(OBJS)   $(CFLAGS) $(LDFLAGS) $(CFLAGS_EXTRA)

4.执行make clean;make重新编译这个工程

5.测试验证

dlsym找到全局结构体test后，可以直接用这个全局结构体指针来使用库里面的函数了。

总结：

通过dlopen打开动态库的方式，允许在运行时动态地加载库，这可以让你在不重新编译程序的情况下，添加或修改库中的函数，同时也为程序提供了更大的灵活性。dlsym允许程序在运行时查找库中的符号（通常是函数或变量的名称）。这使得程序可以在运行时决定调用哪个版本的函数，或者根据需要选择不同的实现。由于只有当程序实际需要时才加载库，因此可以节省内存。如果多个程序共享同一个库，那么这个库只需要在内存中加载一次。使用动态链接，你可以更容易地控制库的版本。