C共享库问题

Question

背景：

我正在尝试用 C 语言开发一个类似于 Zelda (NES) 的简单游戏，作为学习 C 语言的一种方式。我得出的结论是，将所有游戏数据放在一个文件中并不理想。所以我想做的是将每个“区域”分解成它自己的模块。这个“区域”模块将向主程序描述其属性，例如图块地图、触发某些事件的函数，并调用主程序的游戏 API 来操作演员/声音/等。在屏幕上。因此，这些模块必须在运行时加载/卸载。本质上，主程序是一个状态机，它根据从该“区域”模块提供给它的任何数据进行工作。

我尝试创建这些共享模块，但主程序中定义的函数似乎对区域模块不可见（至少不在同一范围内）。我确定这是因为我链接不正确。所以我所做的就是尝试提出一个可行的概念证明。下面是我失败的概念证明：

api.h

#ifndef _API_H
#define _API_H

static char *name = 0;

extern int play_sfx(int, int, int);
extern int move_actor(int, int, int);
extern int set_name(char*);
extern char* get_name(void);

#endif

area.c

#include "api.h"

extern int init(void)
{
    int ret = set_name("area 1");
    return ret;
}

game.c

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

#include "api.h"

int main()
{
    void *handle = dlopen("/home/eric/tmp/build_shared5/libarea.so", RTLD_LAZY);
    int (*test)(void) = dlsym(handle, "init");
    (*test)();
    dlclose(handle);
    printf("Name: %s\n", get_name());
    return 0;
}

extern int play_sfx(int id, int times, int volume)
{
    // @todo Execute API call to play sfx
    return 1;
}

extern int move_actor(int id, int x, int y)
{
    // @todo Execute API call to move actor
    return 1;
}

extern int set_name(char *p)
{
    name = p;

    return 1;
}

extern char* get_name(void)
{
    return name;
}

build.sh

#!/bin/bash
gcc -o game.o -c game.c
gcc -fPIC -o area.o -c area.c
#,--no-undefined
gcc -shared -Wl,-soname,libarea.so.1 -o libarea.so game.o area.o
gcc -o game game.o -ldl

构建：

$ ./build.sh

程序生成：

$ ./game

名称：(null)

我期望看到： 名称：area 1

我想做的事情可能吗？如果没有，我还有另一种想法，即将所有 API 调用注册到区域模块...但是，对我来说，这不理想。

机器信息：gcc（Ubuntu 4.3.3-5ubuntu4）4.3.3。

Answer 1

您的 .h 文件中有 static char *name = 0;，这会导致混乱。

您的area.c包含app.h，并且将获得一个仅在其翻译单元中可见的char *name，因为它是静态的。

您的 game.c 还包含 app.h 并将获得另一个 char *name 变量。因此，area.c 看到的名称与 game.c 看到的名称不同，并且在各自的 .c 文件之外都不可见。
您可以在共享库和主可执行文件上运行 nm 来验证这一点。两者都应该有一个 provate name 符号

在 app.h 中放置 extern char *name; 而不是 static char *name; 并放置 char *name; 位于 game.c 文件范围内的某个位置

（尽管我有点不确定在使用动态加载共享库时是否能正确解析）。

Answer 2

我认为你的第一个问题是你调用dlclose。这实际上会卸载你的插件。尝试将 dlclose 移到 printf 后面，可以吗？

另外，那应该只是 test();，而不是 (*test)(); AFAIK。

当我做类似的事情时，我使用了带有函数指针的结构。已经过去几年了，这还没有经过测试，所以只需将其视为正确方向的指针即可。您需要在头文件中定义一个结构：

struct plugin_methods {
   void (*foo) ();
   void (*bar) (int baz);
};

然后，每个插件都有一个使用 dlsym 加载的方法，就像使用 dlsym(handle, "init"); 一样。 >。但就我而言，它返回了一个带有正确函数指针的 malloc'd struct plugin_methods ，如下所示：

struct plugin_methods* plug;
struct plugin_methods* (*init) () = dlsym(handle, "init");

plug = init();
plug->foo ();
plug->bar (123);

在插件中，它看起来像这样：

// Defined static so that another plugin could also define a
// function with the same name without problems.
static void my_current_plugin_foo() {
  // do something
}

static void my_current_plugin_bar(int baz) {
  // do something else
}

// Do not define the next function as "static", its symbol needs to
// be accessible from the outside.
struct plugin_methods* init() {
  struct plugin_methods* res;
  res = malloc(struct plugin_methods);
  res->foo = my_current_plugin_foo;
  res->bar = my_current_plugin_bar;
  return res;
}

Answer 3

我想出了如何做到这一点。谢谢大家的建议！它最终让我得到了最终结果。

作为一名前锋，我想谈谈我通过建议得到的结果。

@暗尘
我实现了您的建议，其中“区域”模块为主函数提供了指向其方法的指针。这有效，但结果与第一篇文章中的结果相同。这让我相信两个编译的 .c 文件都有自己的 play_sfx、move_actor、set_name 等函数的实例。但是，您的建议引导我找到了问题的最终答案。

@nos & @咖啡馆
你说得对。将 game.o 编译到共享库中没有任何意义。所做的只是创建了该程序的两个单独的实例...这不是我想要的。

我还使共享库不与 game.o 链接。当我运行该程序时，它说找不到 set_game 符号。

下图说明了我的预期、实际发生的情况以及解决问题所采取的措施：

How I expected it to work:
+--------------------+   +----------------+
| area.h             |   | game.h         |   
|                    |   |                |   
| call set_name() --------->set_name()    |   
|                    |   |                |   
+--------------------+   +----------------+

How it actually happened:
+-------------------------------+   +-----------------------------+
| area.h                        |   | game.h                      |   
|                               |   |                             |   
| call set_name() -->set_name() |   | set_name() <-- never called |
|                               |   |                             |   
+-------------------------------+   +-----------------------------+

How I resolved the issue:
+-------------------------------+   +-----------------------------+
| area.h                        |   | game.h                      |   
|                               |   |                             |   
| init(*p) {                    |   | init(*game_api_ref)         |   
|    *api = p;                  |   |                             |   
|    api->set_name() ----------------->set_name()                 |   
| }                             |   |                             |   
|                               |   |                             |   
+-------------------------------+   +-----------------------------+

这是我的最终概念证明。理想情况下，我仍然希望它像第一个示例一样工作，但我离题了。我让它工作的方式实际上使得如果仅其中一个区域存在错误，重新编译区域模块变得非常容易。我不知道这样做是否会产生巨大的开销。

api.h

#ifndef _API_H
#define _API_H

typedef struct
{
    int (*play_sfx)(int, int, int);
    int (*move_actor)(int, int, int);
    int (*set_name)(char*);
    char* (*get_name)(void);
} api_methods;

#endif

area.c

#include <stdlib.h>

#include "api.h"

static api_methods *api = NULL;

int init(api_methods *p) 
{
    api = p;

    api->set_name("area 1");

    return 1;
}

game.c

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

#include "api.h"

/**
 * Exposed API methods
 */
int play_sfx(int, int, int);
int move_actor(int, int, int);
int set_name(char*);
char* get_name(void);

/***** State machine variables *****/

// Name of area
static char *name = 0;

int main()
{

    // Setup API methods
    api_methods *api = (api_methods*) malloc(sizeof(api_methods));
    api->play_sfx = &play_sfx;
    api->move_actor = &move_actor;
    api->set_name = &set_name;
    api->get_name = &get_name;

    // Load & initialize area file
    void *handle = dlopen("./libarea.so", RTLD_LAZY);
    int (*init)() = dlsym(handle, "init");

    init(api);
    printf("Name: %s\n", get_name());

    free(api);
    dlclose(handle);

    return 0;
}

int play_sfx(int id, int times, int volume)
{
    // @todo Execute API call to play sfx
    return 1;

}

int move_actor(int id, int x, int y)
{
    // @todo Execute API call to move actor
    return 1;
}

int set_name(char *p)
{
    name = p;

    return 1;
}

char* get_name(void)
{
    return name;
}

build.sh

#!/bin/bash
gcc -fPIC -o area.o -c area.c
gcc -shared -o libarea.so area.o
gcc game.c -o game -ldl

我不在同一台机器上当我第一次创建这个问题时，所以我明天会检查 DarkDust 的响应作为问题的解决方案。

再次感谢大家！如果您对如何使其像第一个示例那样工作有任何建议，我仍然有兴趣听到您的回应。我怀疑这要么是链接问题，要么是我错误地声明了函数原型。无论如何，这应该适合我需要它做的事情。

Answer 4

你使用

static char *name = 0;

它是静态的，这意味着它在每个翻译实体中都是不同的。尝试使用，

extern char *name;

此外，我不太喜欢你这样做的方式。重新设计一下可能会更好，将数据结构传递给 api 调用，api 会使用正确的信息初始化这些结构。