とあるエンジニアの備忘log

Shared Object 入門

20 January 2013

最近の gcc だとシンボル解決がうまくいかないといかないことがあったので、ちょっと調べました。

次のような 3つのソースファイルがあったとして、ダイナミックリンクで作ってみましょう。

main.c

int foo(void);
int main(void)
{
        return foo() + 1;
}

foo.c

int bar(void);
int foo(void)
{
        return bar() + 1;
}

bar.c

int bar(void)
{
        return 0;
}

shared object を作るのに必要なのは、コンパイル時に -fPIC オプションをつけることと、リンク時に -shared オプションをつけることの 2点です。

$ gcc -fPIC -c -o bar.o bar.c
$ gcc -shared -o libbar.so bar.o

のように中間オブジェクト bar.o を作ってもいいですし

$ gcc -shared -fPIC -o libbar.so bar.c

のように一度にやってもよいです。いずれにせよ libbar.so が作られます。

では、最後までやってみます。

$ gcc -shared -fPIC -o libbar.so bar.c
$ gcc -shared -fPIC -o libfoo.so foo.c
$ gcc -L . -lfoo -lbar main.c
/tmp/ccqQv8uv.o: In function `main':
main.c:(.text+0x5): undefined reference to `foo'
collect2: ld returned 1 exit status

あれれ、 foo が見つからないと言われました。。。 gcc のバージョンによっては、上記のやり方でもエラーなしにリンクできる場合もあるかもしれません。 gcc のバージョンが新しいとうまくいかないようです。 私の手元の gcc のバージョンは 4.6.3 です。

ちなみに、

$ gcc -L . main.c -lfoo -lbar

のようにすればうまくいきました。

関数が main() ->　foo() -> bar() のようにコールしているならば、 リンク時にも main.c -lfoo -lbar の順に並べないと、リンク解決できないようです。

とは言うものの、リンク時に順番をいちいち考えるのも面倒です。

順番を気にせずうまくやってくれるためには、リンカーに、 -no-as-needed を渡せばよいようです。

$ gcc -Wl,-no-as-needed -L. -lfoo -lbar main.c

でも

$ gcc -Wl,-no-as-needed -L. -lfoo main.c -lbar

でもうまくいきます。

実行してみます。 libfoo.so と libbar.so は検索パスに置いてないので、 LD_LIBRARY_PATH を指定します。

$ LD_LIBRARY_PATH=$PWD ./a.out
$ echo $?
2

うまくいきました。

ちなみに、リンク時に -R または -rpath でライブラリ検索パスを指定しておけば、実行時に LD_LIBRARY_PATH は指定しなくてもいいです。

$ gcc -Wl,-no-as-needed -Wl,-R$PWD -L . -lfoo -lbar main.c

または

$ gcc -Wl,-no-as-needed -Wl,-rpath $PWD -L . -lfoo -lbar main.c

まだよくない点があります。

関数 main() から直接的にコールしているのは foo() だけであって、 bar() を直接的にコールしているわけではないです。

なので、関数 foo() をコールするために

$ gcc -Wl,-no-as-needed -L. -lfoo -lbar main.c

のように -lfoo も -lbar もリンクしないといけないのは変な話です。

関数 foo() は関数 bar() をコールしているので、 libfoo.so は libbar.so に依存していることになります。

そこで、shared object 間の依存関係を考慮することにします。

libfoo.so を作るときにも -Wl,-no-as-needed を指定すればうまくいきます。

$ gcc -shared -fPIC -o libbar.so bar.c
$ gcc -shared -fPIC -Wl,-no-as-needed -L . -lbar -o libfoo.so foo.c
$ gcc -Wl,-no-as-needed -Wl,-rpath $PWD -Wl,-rpath-link $PWD -L . -lfoo main.c

最終行で、 -lbar は不要になっています。 ただし、 -rpath-link オプションがいります。

ldd コマンドで依存関係を見ると、 libfoo.so は libbar.so を必要としています。

$ ldd libfoo.so
 linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff1fbff000)
 libbar.so => not found
 libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f5141d0d000)
 /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f51422ea000)

ちなみに、shared object の勉強は 共有ライブラリーを解剖する というページがわかりやすかったです。

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