在C++编译器下dlsym()引发的思考

cafesun 2007-02-16

这几天看到讲解dlopen,dlsym函数的文章，忍不住自己编码尝试了一下。引出了一些其他知识。

dlsym()的函数原型是

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

handle是由dlopen打开动态链接库后返回的指针，symbol就是要求获取的函数的名称，函数返回值是void*,指向函数的地址，供调用使用。dlsym的返回值与symbol参数就是本文着重要讲述的要点。

先看下面一段代码

////////////////////////////////DLLTest.cpp//////////////////////////////////////////////////////

#include "DateTime.h"

#include <dlfcn.h>

#include <iostream>

using namespace std;

typedef int(*FuncDatePtr)(DateType* d);

int main(int argc,char* argv[])

{

DateType d;

//TimeType t;

void* dp=0;

char* error=0;

cout<<"Dll Programe Demo:"<<endl;

dp=dlopen("libtime.so",RTLD_NOW);

if(dp==0)

{

cout<<"Open time.so Failed!"<<dlerror()<<endl;

return 1;

}

//int(*f)(DateType* d);

FuncDatePtr f=(FuncDatePtr)dlsym(dp,"getdate2");

//void* test=dlsym(dp,"getdate");

//funcDate=(FuncDate)funcDate;

error=dlerror();

if(error)

{

cout<<"ERROR:"<<error<<endl;

return 1;

}

f(&d);

cout<<"Today Year="<<d.year<<endl;

dlclose(dp);

return 0;

}

//////////////////DateTime.h/////////////////////////

#ifndef DATETIME_H_

#define DATETIME_H_

#ifdef __cplusplus

extern "C"{

#endif

struct DateType

{

int year;

int month;

int day;

};

struct TimeType

{

int hour;

int minute;

int second;

};

int getdate2(DateType* d);

int gettime2(TimeType* t);

#ifdef __cplusplus

}

#endif

///////////////////////////////////////DateTime.cpp////////////////////////////////////////////////////

#include <time.h>

#include <iostream>

#include "DateTime.h"

using namespace std;

int getdate2(DateType* d)

{

long ti;

struct tm *tm;

time(&ti);

tm=localtime(&ti);

d->year=tm->tm_year+1900;

d->month=tm->tm_mon+1;

d->day=tm->tm_mday;

cout<<"function getdate() loaded!"<<endl;

return 0;

}

int gettime2(TimeType* t)

{

long ti;

struct tm *tm;

time(&ti);

tm=localtime(&ti);

t->hour=tm->tm_hour;

t->minute=tm->tm_min;

t->second=tm->tm_sec;

return 0;

}

DateTime.h,DateTime.cpp两个文件主要包含两个函数getdate2,gettime2（为什么函数名如此，在下面会专门提到）生成了动态链接库libtime.so。DLLTest.cpp中的逻辑就是打开libtime.so这个文件，然后取getdate2函数，并调用它。

第一个要讲的就是 FuncDatePtr f=(FuncDatePtr)dlsym(dp,"getdate2");这个地方。看似简单的一个指针强制转换，实际上并不是那么简单，这里的指针转换不同于一般的指针转换，实际上是将一个指向对象的指针转换为指向函数的指针，这里除了使用传统的强制转换方式，还可以使用C＋＋自带的reinterpret_cast转换符,可以这样写：

void* vf=dlsym(dp,"getdate2");

FuncDatePtr f=reinterpret_cast<FuncDatePtr>(vf);

这个转换只在C++中需要，因而也只在C++中遇到这个问题。

第二点要讲的是DateTime.h中的

#ifdef __cplusplus

extern "C"{

#endif

......

#ifdef __cplusplus

}

#endif

为什么一定要定义这样的宏呢，如果不定义会怎么样，也许很多人（包括我以前）也会这样问。既然有这样的疑问，那一切以实例说话，我去掉这个地方extern “C”的声明，看看编译的程序运行起来会怎么样......

稍作修改后，DllTest依然可以编译，无甚特别的。但运行一下呢？喔喔，怎么老是报错“Error:No Error”？Error是我代码里面定义的输出，那个No Error是dlerror返回的字符串。说是No Error，其实还是有错的，只是错不在dlsym（），而是错在我这里。

可以返回去重新看看那段代码

FuncDatePtr f=(FuncDatePtr)dlsym(dp,"getdate2");

如果你一眼看出问题了，那下面要讲的内容，你可以不看了。如果3分钟内没有发现问题，那么还是听我罗嗦一下。大家肯定听说过C＋+有Name Mangling机制吧（没有听说的话，可以查看一下Lippman的《深入探索C＋＋对象模型》）。当我去掉了extern “C”的时候，就注定会跌入这个陷阱。我用的g++编译的库文件，g++自然的运用了Name Mangling技术，原本的getdate(DateType& d)函数，很有可能其名字已变成了_getdate_DateType(DateType& d)这样（不同的编译器实现不一样），而对于引用dlsym这样的纯C编译好的库中的函数，他们对Name Mangling机制无甚了解，不会有智能的转换，所以它在C＋＋编译器下不会自动的去作名字处理，当我传入getdate2作为symbol参数的时候，dlsym自然是找不到对应的函数地址的。但他自己又没啥错，就丢给我一串“No Error”。

到了这里，了解没有extern “C”会发生什么事情，并且了解了原因后，我们可以转回来。extern “C”起了什么作用，大家心里应该都清楚了。我懒得引用官方正式的解释了，虽然定义的很完善，但我觉得很挠口，很难懂。所以我把我自己的理解帖出来，不怕大家见笑。

extern “C“就是告诉C＋＋编译器，到了这里要用C编译器的方式来编译，不要什么Name Mangling之类的高科技了。细致的从语法上分析，有两层含义，但同样讲得也是这个意思。

1. extern 关键字声明被修饰的对象可供其他模块调用（这里乱盖一下，可能被乱砖砸晕。我试着用GCC编译了一下，在C编译器下，如果函数被extern修饰，其他模块引用该函数，可以不包含该模块的头文件的）

2. “C”，告诉C＋＋编译器，这里用C的标准编译。

好了，dlsym引出的问题一一解决了，这里提醒各位，在编译的时候,最好加上-ldl参数。至于makefile，我想大家都有（或者不需要makefile），编译的问题，我就不罗嗦了。Over！