c动态加载c/c++ so并调用其中的函数或者子类实现

　　在不少服务器应用中，会采用插件化或者模块化的体系实现具体的业务功能，比如mysql支持插件化体系，nginx采用模块化体系。总得来说，很多时候，因为扩展性，系统会采用动态加载so的方式扩展业务功能，而主框架不需要每次新增功能就不得不重新编译，很多时候，对于二进制发行的应用来说，不可能这么做。

　　最近抽空研究了下，Linux提供了一套dlXXX的API来动态装载库。

- dlopen，打开一个库，并为使用该库做些准备。

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

dlopen打开模式如下：

　　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。

- dlsym，在打开的库中查找符号的值。

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

- dlclose，关闭库。
- dlerror，返回一个描述最后一次调用dlopen、dlsym，或dlclose的错误信息的字符串。

　　C/C++语言用户需要包含头文件dlfcn.h（该头文件实际上是c语言编写的，不是c++，所以下面会提到，so中的函数需要增加链接指示extern "C"，否则在加载so的时候，会提示找不到符号表Undefined symbols when loading shared library with dlopen()）才能使用上述API。glibc还增加了两个POSIX标准中没有的API：
- dladdr，从函数指针解析符号名称和所在的文件。
- dlvsym，与dlsym类似，只是多了一个版本字符串参数。

　　在Linux上，使用动态链接的主应用程序需要和库libdl.so一起链接，也就是使用选项-ldl。首先看个例子：

dynso.cpp

//申明结构体类型
typedef struct __test {
    int i;
    void(*echo_fun)(struct __test *p);
}Test_struct;

static void __printf(Test_struct *p) {
    printf("i = %dn", p->i);
}

//动态库申请一个全局变量空间
//这种 ".成员"的赋值方式为c99标准
static Test_struct config = {
    .i = 0,
    .echo_fun = __printf,
};


extern "C" 
{
    int dyn_so(char* dest)
    {
        strcat(dest, "abc");
        return 1;
    }

    int object_cpp();

    //申明注册函数原型
    void __register(Test_struct *p);

    //加载动态库的自动初始化函数
    void _init(void) {
        printf("init dynso.cpp\n");
        //调用主程序的注册函数
        __register(&config);
    }

}

　　使用g++ -fpic -shared选项编译。因为__register只有声明，没有定义，因此正常编译的时候会报undefined reference to `__register(__test*)'。要解决这个问题，就要给链接器加上参数-E将主程序中所有全局符号放到动态符号表中即可, 由于生成可执行文件一般都是gcc直接生成, 因此可以使用gcc -Wl,-E来将-E参数传给ld来完成创建一个可以被动态链接的可执行文件，参见下面主程序的编译部分。TODO待解决

参考http://www.cppblog.com/markqian86/archive/2017/09/27/215269.html。

再看主程序：

#include <dlfcn.h>

//申明结构体
typedef struct __test {
    int i;
    void(*echo_fun)(struct __test *p);
}Test;

//供动态库使用的注册函数
void __register(Test *p) {
    p->i = 1;
    p->echo_fun(p);
}

int main(int argc, const char ** argv)
{
    // 动态so加载
    void *handle = dlopen("/root/projects/dynso/bin/x64/Debug/libdynso.so.1.0", RTLD_NOW);
    if (!handle) {
        printf("open libdynso error ,dlerror=%s\n", dlerror());
        return -1;
    }
    // call func
    typedef int(*fnc_ptr)(char* dest);
    fnc_ptr v_fnc_ptr = (fnc_ptr)dlsym(handle, "dyn_so");
    if (!v_fnc_ptr) {
        printf("not found dyn_so function ,dlerror= %s \n", dlerror());
        dlclose(handle);
        return -1;
    }
    char dest[100] = {0};
    int ret_code = v_fnc_ptr(dest);
    cout << "call dyn loaded so,result=" << dest << endl;
}

　　使用g++ -ldl  -rdynamic编译。

　　 -rdynamic类似于-g选项，只不过相比-g选项， -rdynamic 却是一个 连接选项 ，它将指示连接器把所有符号（而不仅仅只是程序已使用到的外部符号）都添加到动态符号表（即.dynsym表）里，以便那些通过 dlopen() 或 backtrace() （这一系列函数使用.dynsym表内符号）这样的函数使用。

　　当一个库通过dlopen()动态打开或以共享库的形式打开时，如果_init在该库中存在且被输出出来，则_init函数（如果使用g++编译，需要使用extern "C"使得对外可见）会被调用。如果一个库通过dlclose()动态关闭或因为没有应用程序引用其符号而被卸载时，_fini函数会在库卸载前被调用。当使用你自己的_init和_fini函数时，需要注意不要与系统启动文件一起链接。可以使用GCC选项 -nostartfiles 做到这一点。

　　上面是动态调用so中函数的方式，还有一种典型的用法是主框架定义了接口，具体的so实现特定的接口以扩展主程序的功能，也就是插件化体系。

动态模块包含c++ 11特性

g++ -std=c++11 -g -I./include -fPIC -shared -nostartfiles -o libdynso_cpp.so dynso.cpp
/tmp/ccoMSNmQ.o: In function `__static_initialization_and_destruction_0(int, int)':
/usr/include/c++/4.8.2/iostream:74: undefined reference to `__dso_handle'
/usr/bin/ld: /tmp/ccoMSNmQ.o: relocation R_X86_64_PC32 against undefined hidden symbol `__dso_handle' can not be used when making a shared object
/usr/bin/ld: final link failed: Bad value
collect2: error: ld returned 1 exit status
make: *** [all] Error 1

https://stackoverflow.com/questions/57957080/relocation-r-x86-64-pc32-against-undefined-hidden-symbol-dso-handle-can-not

https://blog.csdn.net/weixin_30882895/article/details/95461913

真正解决方法：在源文件前面加上 extern "C"{ void * __dso_handle = 0 ;}

如果不生效，那就去掉 -nostartfiles，原因待查，参见https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/gcc-command-options/options-for-linking.html。

ldd, nm,readelf,ld

如果包含c++ 14特性，还得加个编译选项-fno-use-cxa-atexit。如下：

g++ -std=c++14 -g -Wall -fno-use-cxa-atexit -I./include -fPIC -shared -nostartfiles -o libdiff_two_dir.so diff_two_dir.cpp

参考：

http://www.tuicool.com/articles/EvIzUn

https://www.cnblogs.com/pcdack/p/16041098.html c函数本身调用的代价

ld本身是不能基于c主程序链接c++ object文件的，原因可以参见：https://jingyan.baidu.com/article/3c343ff7e9f1840d377963ea.html。

https://www.jb51.net/article/101744.htm

https://www.cnblogs.com/Anker/p/3746802.html

https://blog.csdn.net/tgdzsjh/article/details/41695881

https://blog.csdn.net/haifengid/article/details/51732600

http://blog.sina.com.cn/s/blog_664ffc6b01014ctj.html（特别感谢，运行的时候报找不到符号表就是通过该帖子的提示解决）

http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009695399/functions/dlopen.html

https://linux.die.net/man/3/dladdr

https://blog.csdn.net/xqhrs232/article/details/51305421

http://www.itkeyword.com/doc/0427885252816876x572/c-undefined-symbols-when-loading-shared-library-with-dlopen（使用基类指针方式调用）

https://my.oschina.net/saly/blog/130920

https://www.169it.com/tech-qa-linux/article-11063969113097593705.html c++中_init未被调用