C語(yǔ)言：如何給全局變量起一個(gè)別名？
別名是啥玩意?
在stackoverflow上看到一個(gè)有趣的話(huà)題：如何給一個(gè)變量設(shè)置一個(gè)別名?(How to assign to a variable an alias?)
所謂的變量別名，就是通過(guò)通過(guò)不同的標(biāo)識(shí)符，來(lái)表示同一個(gè)變量。
我們知道，變量名稱(chēng)是給程序員使用的。
在編譯器的眼中，所有的變量都變成了地址。
請(qǐng)注意：這里所討論的別名，僅僅是通過(guò)不同的標(biāo)識(shí)符來(lái)引用同一個(gè)變量。
與強(qiáng)符號(hào)、弱符號(hào)的概念沒(méi)有任何關(guān)系，那是另一個(gè)話(huà)題。
在上面這個(gè)帖子中，作者首先想到的是通過(guò)宏定義，對(duì)變量進(jìn)行重新命名。
這樣的做法，將會(huì)在編譯之前的預(yù)處理環(huán)節(jié)，把宏標(biāo)識(shí)符替換為變量標(biāo)識(shí)符。
在網(wǎng)友回復(fù)的答案中，大部分都是通過(guò)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)：讓不同的標(biāo)識(shí)符指向同一個(gè)變量。
不管怎么說(shuō)，這也算是一種別名了。
但是，這些答案有一個(gè)局限：這些代碼必須一起進(jìn)行編譯才可以，否則就可能出現(xiàn)無(wú)法找到符號(hào)的錯(cuò)誤信息。
現(xiàn)在非常流行插件編程，如果開(kāi)發(fā)者想在插件中通過(guò)一個(gè)變量別名來(lái)引用主程序中的變量，這該如何處理呢?
本文提供兩個(gè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，并通過(guò)兩個(gè)簡(jiǎn)單的示例代碼來(lái)進(jìn)行演示。
方法1：反向注冊(cè)
之前我接觸過(guò)一些CodeSys的代碼，里面的代碼質(zhì)量真的是非常的高，特別是軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)部分。
傳說(shuō)：CodySys 是工控界的 Android。
其中有個(gè)反向注冊(cè)的想法，正好可以用在變量別名上面。
示例代碼中一共有 2 個(gè)文件：main.c和plugin.c。
main.c中定義了一個(gè)全局變量數(shù)組，編譯成可執(zhí)行程序main。
plugin.c中通過(guò)一個(gè)別名來(lái)使用main.c中的全局變量。
plugin.c被編譯成一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，被可執(zhí)行程序main動(dòng)態(tài)加載(dlopen)。
在plugin.c中，提供一個(gè)函數(shù)func_init，當(dāng)動(dòng)態(tài)庫(kù)被main dlopen之后，這個(gè)函數(shù)就被調(diào)用，并且把真正的全局變量的地址通過(guò)參數(shù)傳入。
這樣的話(huà)，在插件中就可以通過(guò)一個(gè)別名來(lái)使用真正的變量了(比如：修改變量的值)。
本質(zhì)上，這仍然是通過(guò)指針來(lái)進(jìn)行引用。
只不過(guò)利用動(dòng)態(tài)注冊(cè)的思想，把指針與變量的綁定關(guān)系在時(shí)間和空間上進(jìn)行隔離。
plugin.c 源文件
#include <stdio.h>
int *alias_data = NULL;
void func_init(int *data)
{
printf("libplugin.so: func_init is called. \n");
alias_data = data;
}
void func_stage1(void)
{
printf("libplugin.so: func_stage1 is called. \n");
if (alias_data)
{
alias_data[0] = 100;
alias_data[1] = 200;
}
}
main.c 源文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>
// defined in libplugin.so
typedef void (*pfunc_init)(int *);
typedef void (*pfunc_stage1)(void);
int data[100] = { 0 };
void main(void)
{
data[0] = 10;
data[1] = 20;
printf("data[0] = %d \n", data[0]);
printf("data[1] = %d \n", data[1]);
// open libplugin.so
void *handle = dlopen("./libplugin.so", RTLD_NOW);
if (!handle)
{
printf("dlopen failed. \n");
return;
}
// get and call init function in libplugin.so
pfunc_init func_init = (pfunc_init) dlsym(handle, "func_init");
if (!func_init)
{
printf("get func_init failed. \n");
return;
}
func_init(data);
// get and call routine function in libplugin.so
pfunc_stage1 func_stage1 = (pfunc_stage1) dlsym(handle, "func_stage1");
if (!func_stage1)
{
printf("get func_stage1 failed. \n");
return;
}
func_stage1();
printf("data[0] = %d \n", data[0]);
printf("data[1] = %d \n", data[1]);
return;
}
編譯指令如下：
gcc -m32 -fPIC --shared plugin.c -o libplugin.so
gcc -m32 -o main main.c -ldl
執(zhí)行結(jié)果：
data[0] = 10
data[1] = 20
libplugin.so: func_init is called.
libplugin.so: func_stage1 is called.
data[0] = 100
data[1] = 200
可以看一下動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的符號(hào)表：
readelf -s libplugin.so | grep data
可以看到alias_data標(biāo)識(shí)符，并且是在本文件中定義的全局變量。
方法2：嵌入?yún)R編代碼
在動(dòng)態(tài)加載的插件中使用變量別名，除了上面演示的動(dòng)態(tài)注冊(cè)的方式，還可以通過(guò)嵌入?yún)R編代碼來(lái): 設(shè)置一個(gè)全局標(biāo)號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
直接上示例代碼：
plugin.c源文件
#include <stdio.h>
asm(".Global alias_data");
asm("alias_data = data");
extern int alias_data[];
void func_stage1(void)
{
printf("libplugin.so: func_stage1 is called. \n");
*(alias_data + 0) = 100;
*(alias_data + 1) = 200;
}
main.c源文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>
// defined in libplugin.so
typedef void (*pfunc_init)(int *);
typedef void (*pfunc_stage1)(void);
int data[100] = { 0 };
void main(void)
{
data[0] = 10;
data[1] = 20;
printf("data[0] = %d \n", data[0]);
printf("data[1] = %d \n", data[1]);
// open libplugin.so
void *handle = dlopen("./libplugin.so", RTLD_NOW);
if (!handle)
{
printf("dlopen failed. \n");
return;
}
// get and call routine function in libplugin.so
pfunc_stage1 func_stage1 = (pfunc_stage1) dlsym(handle, "func_stage1");
if (!func_stage1)
{
printf("get func_stage1 failed. \n");
return;
}
func_stage1();
printf("data[0] = %d \n", data[0]);
printf("data[1] = %d \n", data[1]);
return;
}
編譯指令：
gcc -m32 -fPIC --shared plugin.c -o libplugin.so
gcc -m32 -rdynamic -o main main.c -ldl
執(zhí)行結(jié)果：
data[0] = 10
data[1] = 20
libplugin.so: func_stage1 is called.
data[0] = 100
data[1] = 200
也來(lái)看一下libplugin.so中的符號(hào)信息：
readelf -s libplugin.so | grep data
小結(jié)
這篇文檔通過(guò)兩個(gè)示例代碼，討論了如何在插件中(動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù))，通過(guò)別名來(lái)訪(fǎng)問(wèn)真正的變量。
不知道您會(huì)不會(huì)有這樣的疑問(wèn)：直接使用extern來(lái)聲明一下外部定義的變量不就可以了，何必這么麻煩?
道理是沒(méi)錯(cuò)!
但是，在一些比較特殊的領(lǐng)域或場(chǎng)景中(比如一些二次開(kāi)發(fā)中)，這樣的需求是的確存在的，而且是強(qiáng)需求。
