~No Magic Just Basic~

最近看到許多linux的新一點的project許多都使用dynamic linking來架構其C程式，其中dlopen這個系列雖然是很lightweight但是卻十分好用，幾年前看到dlopen的使用便覺得很酷，因此寫一個粗淺的文章來談談dlopen library。

不了解dynamic linking library嗎？我想一個例子便是Microsoft的COM架構，這類的方式有許多好處，首先是對於軟體設計人員可以更自由的與其他人開發的library獨立開發。這裡要知道的是他確實是dynamic的來連結，一般的library的linking多是在linker的階段完成，也就是說在你執行ld的時候(或是由gcc呼叫ld)便將library與執行檔的symbol link完成。因此就算你是用shared library依然在link stage後便會與特定的library有連結。

原本這樣的做法很OK，但是隨著軟體設計的彈性需求越來越被重視，一個問題開始出現：我們是不是可以在程式執行時期再來決定library的symbol link。因此一堆相對應的方式開始產生，Microsoft的COM元件便是很成功的一個方案，然而早期在linux卻苦無解決方案，直到dlopen這個library的出現。

其實他很簡單，大多數的動作都可以只用3個function便可以做完，分別是dlopen、dlsym與dlclose。dlopen當然是用來開啟一個動態連結的library，dlsym用來載入相關的symbol link，dlclose用來關閉library。我想這樣應該是有點難以了解，因此我們用一個簡單的例子來說明吧。假設我們有些情況需要求出一個連續整數的平方和，有時候卻要求立方和，現在假設求完和後的程式就跟求平方和或立方和的運算無關了，而且或許未來有4次方和或更高次方的需求，我想這是個可以考慮用dlopen來解決的狀況(好啦...這個例子太殺雞用牛刀...不過只是為了說明....睜隻眼閉隻眼吧)。

首先我們必須先定義好我們的dynamic linking library的interface，因此我們寫下了定義的include檔如下

struct integer_list {
        struct integer_list *next;
        int num;
};

typedef void(*show_info)();
typedef int(*begin_calc)(struct integer_list *l);

typedef struct _func_plugin
{
        show_info info;
        begin_calc calc;
} func_plugin;

typedef func_plugin*(*get_plugin_interface)();

首先，因為我們要有一串未定長度的整數，因此我們用linked list來儲存他(這時候就會很懷念C++ STL的vector)，這個介面只需要一個計算的function，但為了說明清楚一點，我們再給他一個秀出自己訊息的function。將他包在一個結構中後，在定義一個回傳symbol的function就可以。

當我們要用到這些動態的library的時候，我們可以用剛剛提到的3個function來處理，這裡我定義一個function來計算如下

int use_plugin(char *plugin_file, struct integer_list *n)
{
        void* plugin;
        func_plugin *f;
        int result=-1;

        plugin = dlopen(plugin_file, RTLD_NOW);
        if (!plugin)
        {
                printf("Open plugin error\n");
                return -1;
        }
        get_plugin_interface get_func;
        get_func = (get_plugin_interface) dlsym(plugin, "get_plugin");

        if (!get_func)
        {
                printf("dlsym error\n");
                dlclose(plugin);
                return -1;
        }

        f = get_func();
        f->info();
        result =  f->calc(n);

        dlclose(plugin);

        return result;
}

你可以看到這個函數接受兩個參數，一個是我們要使用的library的位置，另一個是我們要計算的整數列，軟體開發者在開發階段已經可以利用dl library將程式編譯成執行檔而不用去在意library的實作，當然你在程式要去輸入你要使用的library位置(command-line參數或設定檔....隨你高興吧)。

最後是我們怎麼完成一個獨立的library的時候了，一個簡單的做法如下

#include 
#include 
#include 
#include "func_plugin.h"

void sqar_sum_info()
{
        printf("This plugin is about square sum\n");
}

int sqar_sum_calc(struct integer_list *l)
{
        int result=0;
        struct integer_list *tmp = l;

        while(tmp != NULL)
        {
                result += (tmp->num * tmp->num);
                tmp = tmp->next;
        }

        return result;
}

func_plugin square_sum_plugin =
{
        sqar_sum_info,
        sqar_sum_calc
};

func_plugin *get_plugin()
{
        return &square_sum_plugin;
}

很簡單吧，你只要去真正實作介面定義的函式便好，因此假設我們這個程式檔叫作square_sum.c，我們可以這樣製造出我們要的library

gcc -shared -fPIC -W1,-soname,libsqr_sum.so -o libsqr_sum.so square_sum.c 

這樣一來我們的簡單示範就完成啦，因此你可以發現你可以任意替換掉計算的部份，只要你傳入不同的library進去。下次要開始你的project之前或許先想想是否有一些部份也是有這方面需求，試試dl library來完成你複雜的架構吧。不過.....台灣的軟體開發好像最不給開始的規劃時間....ㄏㄏ.....算了，engineer們，玩的高興就好。

轉貼自:http://sites.google.com/site/joepasscheng/dynamiclink