如何链接两个名字一样动态库

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导读	不知道你是否遇到这样的场景：应用程序中需要使用两个动态库里的不同功能的函数，但是这两个动态库的作者发生心灵感应了，居然起了完全一样的动态库名字，这该如何是好？

如何链接两个名字一样动态库

具体来说面对的问题是：在编译可执行程序的时候，通过 gcc 编译参数的 -lXXX 就可以动态链接一个动态库。但是，现在你想链接两个动态库，它们的名字是一样的！！怎么办？

第一个动态库文件现在，假设我们在开发一个机器人应用程序，需要用到一个第三方动态库中的算法。这个库的源码很简单，如下：

// 第一个动态库 源文件 RobotMath.c：double func0（double arg）{
double ret = arg + arg;
return ret;
}
double func1（double arg1，double arg2）{
double ret = arg1 + arg2;
return ret;
}

动态库的编译命令是：

$ gcc -m32 -fPIC --shared -o libRobotMath.so -Wl，--soname，libRobotMath.so RobotMath.c

以上这些属性都比较常见，请注意其中的 -Wl，–soname，libRobotMath.so，它用来指定生成的动态库的 SONAME，一般用于动态库的版本管理中。

为了方便起见，这里就不加版本信息了。

执行了 gcc 指令之后，就得到了一个动态库文件：libRobotMath.so。可以通过 patchelf 这个工具（在 Ubuntu 系统中，可以通过 apt-get 直接安装），来查看一下这个动态库文件的 SONAME：

$ patchelf --print-soname libRobotMath.so
libRobotMath.so // SONAME

第 2 行打印出来的就是所谓的 SONAME。你也可以测试一下，指定其他的 SONAME，例如：

$ gcc -m32 -fPIC --shared -o libRobotMath.so -Wl，--soname，libRobotMath-1.2.3.so RobotMath.c
$ patchelf --print-soname libRobotMath.so
libRobotMath-1.2.3.so // SONAME

以上就是第一个动态库，已经交代清楚了，下面再来看一下最简单的应用程序。

应用程序 // 可执行程序源文件：main.c

extern double func0（double arg）;
extern double func1（double arg1，double arg2）;
int main（int argc，char *agv[]）{
double arg = 1.1;
double result0 = func0（arg）;
printf（“result0 = %lf”，result0）;
double arg1 = 1.1，arg2 = 2.2;
double result1 = func1（arg1，arg2）;
printf（“result1 = %lf”，result1）;
return 0;
}

这个代码简直是幼儿园水平，不多解释，直接编译（假设已经把动态库复制到 main.c 同一个文件夹中了）：

$ gcc -m32 -o main main.c -lRobotMath -L./ -Wl，-rpath=。/

执行：

$。/main
result0 = 2.200000
result1 = 3.300000

完美！

第二个动态库文件问题来了：现在应用程序还需要实现另外一个复杂的算法，本着偷懒的精神，终于在另外一个机器人算法相关的库中找到了这个算法。

// 第二个动态库 源文件 RobotMath.c：double func2（double arg1，double arg2，double arg3）{
double ret = arg1 * arg2 * arg3;
return ret;
}
// 编译指令
$ gcc -m32 -fPIC --shared -o libRobotMath.so -Wl，--soname，libRobotMath.so RobotMath.c

但是坑爹的是，这个算法库输出的动态库名称居然也是 libRobotMath.so！
与第一个算法库的文件名同名同姓，看来这个名字太招人喜欢了。
如果这个作者直接起一个其它的名字，那就啥事都没有了。
假如：名字叫 libRobotUltra.so，那么只需要直接复制过来，然后在编译执行程序时，直接链接 -lRobotUltra 就可以了。/p>

错误做法：直接给它改名既然如此，我们是否可以直接给它改名呢？尝试一下：

$ mv libRobotMath.so libRobotMath2.so

然后把 libRobotMath2.so 复制到应用程序的目录下，并在 main.c 中，调用这个库中的算法函数 func2。

extern double func2（double arg1，double arg2，double arg3）;
int main（int argc，char *agv[]）{
// 之前的其它代码
//。..
double arg3 = 1.1，arg4 = 2.2，arg5 = 3.3;
double result2 = func2（arg3，arg4，arg5）;
printf（“result2 = %lf”，result2）;
return 0;
}

编译一下试试：

$ gcc -m32 -o main main.c -lRobotMath -lRobotMath2 -L./ -Wl，-rpath=。/
/tmp/ccDGqFkl.o：In function `main‘：main.c undefined reference to `func2’collect2：error：ld returned 1 exit status

报错：找不到 func2 这个函数。

但是 libRobotMath2.so 这个库中明明已经有这个函数啊，不信你看：

$ readelf -s libRobotMath2.so | grep func2
8：0000052a 69 FUNC GLOBAL DEFAULT 11 func2
51：0000052a 69 FUNC GLOBAL DEFAULT 11 func2

为啥 gcc 还找不到呢？
看来，很粗鲁地直接给第二个动态库文件强行改名，不是解决问题的正确思路！
正解：patchelf 工具还记得在第一个库中，我们使用 patchelf 这个小工具来查看动态库的 SONAME 吗？
继续用它来查看下被我们改名后的 libRobotMath2.so：

$ patchelf --print-soname libRobotMath2.so
libRobotMath.so

SONAME 依然是原来的名称，说明通过 mv 指令改名，只是改变了外表，并没有改变它的内心。如果你熟悉文件系统，就会知道：mv 指令只是修改了库文件在 inode 节点中的名字，而库文件实际内容所存储的 block 存储空间中，一点都没有变化。

动态库是一个 ELF 格式的文件，操作系统在加载动态库的时候，是根据 ELF 格式的标准，对文件的内容进行一层一层解析的。可以参考很久之前写的一篇文章：Linux 系统中编译、链接的基石 -ELF 文件：扒开它的层层外衣，从字节码的粒度来探索。patchelf 这个工具，就提供了这样的功能：查看或修改动态库文件的内部信息，包括：SONAME，依赖的其他动态库，rpath 路径信息等等。

$ patchelf -h
syntax：patchelf
[--set-interpreter FILENAME]
[--page-size SIZE]
[--print-interpreter]
[--print-soname]Prints‘DT_SONAME’entry of .dynamic section. Raises an error if DT_SONAME doesn‘t exist
[--set-soname SONAME]Sets’DT_SONAME‘entry to SONAME.
[--set-rpath RPATH]
[--remove-rpath]
[--shrink-rpath]
[--print-rpath]
[--force-rpath]
[--add-needed LIBRARY]
[--remove-needed LIBRARY]
[--replace-needed LIBRARY NEW_LIBRARY]
[--print-needed]
[--no-default-lib]
[--debug]
[--version]
FILENAME

我们可以使用 –set-soname 这个参数，来把它的 SONAME 修改一下：

$ patchelf --set-soname libRobotMath2.so libRobotMath2.so

第一个 libRobotMath2.so，是设置的 SONAME 名称;
第二个 libRobotMath2.so，是指定修改哪一个动态库文件的 SONAME;
修改之后，再检查一下是否修改正确了：

$ patchelf --print-soname libRobotMath2.so
libRobotMath2.so

Bingo！SONAME 已经被正确修改了。
再次编译一下可执行程序：

$ gcc -m32 -o main main.c -lRobotMath -lRobotMath2 -L./ -Wl，-rpath=。/

没有报错！执行一下：

$。/main
result0 = 2.200000
result1 = 3.300000
result2 = 7.986000

问题解决了！

One More Thing 什么？你说这样的问题是千年等一回？是为赋新词强说愁？那说明走过的路还不是足够的长。

记得大概是 2015 年的时候，开发一个网关，在硬件出来之前需要在 Ubuntu（x86）平台上进行模拟。为了便于跨平台，选择了 glib 库，但是对其中的小部分源码进行了二次开发。但是 Ubuntu 的桌面系统是基于 GTK 的（底层使用的就是 glib 库），也就是说操作系统在启动时已经加载了系统目录下的 glib 库。那么我们的应用程序在编译时，的确可以链接到自己二次开发的 glib 库（放在本地文件夹），但是在执行时，一直加载不成功，就是因为动态库的名字冲突问题导致的。最后没办法，只好利用 patchelf 工具，对动态库的名称，包括 SONAME 进行改写，这样才解决问题。