GNU C 通過 attribute 聲明weak屬性,可以將一個強符號轉(zhuǎn)換為弱符號。
創(chuàng)新互聯(lián)是一家集網(wǎng)站建設(shè),信宜企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),信宜品牌網(wǎng)站建設(shè),網(wǎng)站定制,信宜網(wǎng)站建設(shè)報價,網(wǎng)絡(luò)營銷,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,信宜網(wǎng)站推廣為一體的創(chuàng)新建站企業(yè),幫助傳統(tǒng)企業(yè)提升企業(yè)形象加強企業(yè)競爭力。可充分滿足這一群體相比中小企業(yè)更為豐富、高端、多元的互聯(lián)網(wǎng)需求。同時我們時刻保持專業(yè)、時尚、前沿,時刻以成就客戶成長自我,堅持不斷學習、思考、沉淀、凈化自己,讓我們?yōu)楦嗟钠髽I(yè)打造出實用型網(wǎng)站。使用方法如下。
void __attribute__((weak)) func(void);
int num __attribte__((weak);
編譯器在編譯源程序時,無論你是變量名、函數(shù)名,在它眼里,都是一個符號而已,用來表征一個地址。編譯器會將這些符號集中,存放到一個叫符號表的 section 中。
在一個軟件工程項目中,可能有多個源文件,由不同工程師開發(fā)。有時候可能會遇到這種情況:A 工程師在他負責的 A.c 源文件中定義了一個全局變量 num,而 B 工程師也在他負責的 B.c 源文件中定義了一個同名全局變量 num。那么當我們在程序中打印變量 num 的值時,是該打印哪個值呢?
是時候表演真正的技術(shù)了。這時候,就需要用編譯鏈接的原理知識來分析這個問題了。編譯鏈接的基本過程其實很簡單,主要分為三個階段。
上面舉例的工程項目,在編譯過程中的鏈接階段,可能就會出現(xiàn)問題:A.c 和 B.c 文件中都定義了一個同名變量 num,那鏈接器到底該用哪一個呢?
這個時候,就需要引入強符號和弱符號的概念了。
在一個程序中,無論是變量名,還是函數(shù)名,在編譯器的眼里,就是一個符號而已。符號可以分為強符號和弱符號。
在一個工程項目中,對于相同的全局變量名、函數(shù)名,我們一般可以歸結(jié)為下面三種場景。
強符號和弱符號在解決程序編譯鏈接過程中,出現(xiàn)的多個同名變量、函數(shù)的沖突問題非常有用。一般我們遵循下面三個規(guī)則。
為了方便,這是我編的順口溜。主要意思就是:在一個項目中,不能同時存在兩個強符號,比如你在一個多文件的工程中定義兩個同名的函數(shù),或初始化的全局變量,那么鏈接器在鏈接時就會報重定義的錯誤。但一個工程中允許強符號和弱符號同時存在。比如你可以同時定義一個初始化的全局變量和一個未初始化的全局變量,這種寫法在編譯時是可以編譯通過的。編譯器對于這種同名符號沖突,在作符號決議時,一般會選用強符號,丟掉弱符號。還有一種情況就是,一個工程中,同名的符號都是弱符號,那編譯器該選擇哪個呢?誰的體積大,即誰在內(nèi)存中存儲空間大,就選誰。
我們接下來寫一個簡單的程序,來驗證上面的理論。定義兩個源文件:main.c 和 func.c。
//func.c
int a = 1;
int b;
void func(void)
{
printf("func:a = %d\n", a);
printf("func: b = %d\n", b);
}
//main.c
int a;
int b = 2;
void func(void);
int main(void)
{
printf("main:a = %d\n", a);
printf("main: b = %d\n", b);
func();
return 0;
}
編譯程序,可以看到程序運行結(jié)果。
$ gcc -o a.out main.c func.c
main: a = 1
main: b = 2
func: a = 1
func: b = 2
我們在 main.c 和 func.c 中分別定義了兩個同名全局變量 a 和 b,但是一個是強符號,一個是弱符號。鏈接器在鏈接過程中,看到?jīng)_突的同名符號,會選擇強符號,所以你會看到,無論是 main 函數(shù),還是 func 函數(shù),打印的都是強符號的值。
一般來講,不建議在一個工程中定義多個不同類型的弱符號,編譯的時候可能會出現(xiàn)各種各樣的問題,這里就不舉例了。在一個工程中,也不能同時定義兩個同名的強符號,即初始化的全局變量或函數(shù),否則就會報重定義錯誤。但是我們可以使用 GNU C 擴展的 weak 屬性,將一個強符號轉(zhuǎn)換為弱符號。
//func.c
int a __attribute__((weak)) = 1;
void func(void)
{
printf("func:a = %d\n", a);
}
//main.c
int a = 4;
void func(void);
int main(void)
{
printf("main:a = %d\n", a);
func();
return 0;
}
編譯程序,可以看到程序運行結(jié)果。
$ gcc -o a.out main.c func.c
main: a = 4
func: a = 4
我們通過 weak 屬性聲明,將 func.c 中的全局變量 a,轉(zhuǎn)換為一個弱符號,然后在 main.c 里同樣定義一個全局變量 a,并初始化 a 為4。鏈接器在鏈接時會選擇 main.c 中的這個強符號,所以在兩個文件中,打印變量 a 的值都是4。
鏈接器對于同名變量沖突的處理遵循上面的強弱規(guī)則,對于函數(shù)同名沖突,同樣也遵循相同的規(guī)則。函數(shù)名本身就是一個強符號,在一個工程中定義兩個同名的函數(shù),編譯時肯定會報重定義錯誤。但我們可以通過 weak 屬性聲明,將其中一個函數(shù)轉(zhuǎn)換為弱符號。
//func.c
int a __attribute__((weak)) = 1;
void __attribute__((weak)) func(void)
{
printf("func:a = %d\n", a);
}
//main.c
int a = 4;
void func(void)
{
printf("I am a strong symbol!\n");
}
int main(void)
{
printf("main:a = %d\n", a);
func();
return 0;
}
編譯程序,可以看到程序運行結(jié)果。
$ gcc -o a.out main.c func.c
main: a = 4
func: I am a strong symbol!
在這個程序示例中,我們在 main.c 中重新定義了一個同名的 func 函數(shù),然后將 func.c 文件中的 func() 函數(shù),通過 weak 屬性聲明轉(zhuǎn)換為一個弱符號。鏈接器在鏈接時會選擇 main.c 中的強符號,所以我們在 main 函數(shù)中調(diào)用 func() 時,實際上調(diào)用的是 main.c 文件里的 func() 函數(shù)。
在一個源文件中引用一個變量或函數(shù),當我們只聲明,而沒有定義時,一般編譯是可以通過的。這是因為編譯是以文件為單位的,編譯器會將一個個源文件首先編譯為 .o 目標文件。編譯器只要能看到函數(shù)或變量的聲明,會認為這個變量或函數(shù)的定義可能會在其它的文件中,所以不會報錯。甚至如果你沒有包含頭文件,連個聲明也沒有,編譯器也不會報錯,頂多就是給你一個警告信息。但鏈接階段是要報錯的,鏈接器在各個目標文件、庫中都找不到這個變量或函數(shù)的定義,一般就會報未定義錯誤。
當函數(shù)被聲明為一個弱符號時,會有一個奇特的地方:當鏈接器找不到這個函數(shù)的定義時,也不會報錯。編譯器會將這個函數(shù)名,即弱符號,設(shè)置為0或一個特殊的值。只有當程序運行時,調(diào)用到這個函數(shù),跳轉(zhuǎn)到0地址或一個特殊的地址才會報錯。
//func.c
int a __attribute__((weak)) = 1;
//main.c
int a = 4;
void __attribute__((weak)) func(void);
int main(void)
{
printf("main:a = %d\n", a);
func();
return 0;
}
編譯程序,可以看到程序運行結(jié)果。
$ gcc -o a.out main.c func.c
main: a = 4
Segmentation fault (core dumped)
在這個示例程序中,我們沒有定義 func() 函數(shù),僅僅是在 main.c 里作了一個聲明,并將其聲明為一個弱符號。編譯這個工程,你會發(fā)現(xiàn)是可以編譯通過的,只是到了程序運行時才會出錯。
為了防止函數(shù)運行出錯,我們可以在運行這個函數(shù)之前,先做一個判斷,即看這個函數(shù)名的地址是不是0,然后再決定是否調(diào)用、運行。這樣就可以避免段錯誤了,示例代碼如下。
//func.c
int a __attribute__((weak)) = 1;
//main.c
int a = 4;
void __attribute__((weak)) func(void);
int main(void)
{
printf("main:a = %d\n", a);
if (func)
func();
return 0;
}
編譯程序,可以看到程序運行結(jié)果。
$ gcc -o a.out main.c func.c
main: a = 4
函數(shù)名的本質(zhì)就是一個地址,在調(diào)用 func 之前,我們先判斷其是否為0,為0的話就不調(diào)用了,直接跳過。你會發(fā)現(xiàn),通過這樣的設(shè)計,即使這個 func() 函數(shù)沒有定義,我們整個工程也能正常的編譯、鏈接和運行!
弱符號的這個特性,在庫函數(shù)中應(yīng)用很廣泛。比如你在開發(fā)一個庫,基礎(chǔ)的功能已經(jīng)實現(xiàn),有些高級的功能還沒實現(xiàn),那你可以將這些函數(shù)通過 weak 屬性聲明,轉(zhuǎn)換為一個弱符號。通過這樣設(shè)置,即使函數(shù)還沒有定義,我們在應(yīng)用程序中只要做一個非0的判斷就可以了,并不影響我們程序的運行。等以后你發(fā)布新的庫版本,實現(xiàn)了這些高級功能,應(yīng)用程序也不需要任何修改,直接運行就可以調(diào)用這些高級功能。
弱符號還有一個好處,如果我們對庫函數(shù)的實現(xiàn)不滿意,我們可以自定義與庫函數(shù)同名的函數(shù),實現(xiàn)更好的功能。比如我們 C 標準庫中定義的 gets() 函數(shù),就存在漏洞,常常成為***堆棧溢出***的靶子。
int main(void)
{
char a[10];
gets(a);
puts(a);
return 0;
}
C 標準定義的庫函數(shù) gets() 主要用于輸入字符串,它的一個 Bug 就是使用回車符來判斷用戶輸入結(jié)束標志。這樣的設(shè)計很容易造成堆棧溢出。比如上面的程序,我們定義一個長度為10的字符數(shù)組用來存儲用戶輸入的字符串,當我們輸入一個長度大于10的字符串時,就會發(fā)生內(nèi)存錯誤。
接著我們定義一個跟 gets() 相同類型的同名函數(shù),并在 main 函數(shù)中直接調(diào)用,代碼如下。
#include<stdio.h>
char * gets (char * str)
{
printf("hello world!\n");
return (char *)0;
}
int main(void)
{
char a[10];
gets(a);
return 0;
}
程序運行結(jié)果如下。
hello world!
通過運行結(jié)果,我們可以看到,雖然我們定義了跟 C 標準庫函數(shù)同名的 gets() 函數(shù),但編譯是可以通過的。程序運行時調(diào)用 gets() 函數(shù)時,就會跳轉(zhuǎn)到我們自定義的 gets() 函數(shù)中運行。
GNU C 擴展了一個 alias 屬性,這個屬性很簡單,主要用來給函數(shù)定義一個別名。
void __f(void)
{
printf("__f\n");
}
void f() __attribute__((alias("__f")));
int main(void)
{
f();
return 0;
}
程序運行結(jié)果如下。
__f
通過 alias 屬性聲明,我們就可以給 f() 函數(shù)定義一個別名 f(),以后我們想調(diào)用 f() 函數(shù),可以直接通過 f() 調(diào)用即可。
在 Linux 內(nèi)核中,你會發(fā)現(xiàn) alias 有時會和 weak 屬性一起使用。比如有些函數(shù)隨著內(nèi)核版本升級,函數(shù)接口發(fā)生了變化,我們可以通過 alias 屬性給這個舊接口名字做下封裝,起一個新接口的名字。
//f.c
void __f(void)
{
printf("__f()\n");
}
void f() __attribute__((weak,alias("__f")));
//main.c
void __attribute__((weak)) f(void);
void f(void)
{
printf("f()\n");
}
int main(void)
{
f();
return 0;
}
當我們在 main.c 中新定義了 f() 函數(shù)時,在 main 函數(shù)中調(diào)用 f() 函數(shù),會直接調(diào)用 main.c 中新定義的函數(shù);當 f() 函數(shù)沒有新定義時,就會調(diào)用 __f() 函數(shù)。
本教程根據(jù) C語言嵌入式Linux高級編程視頻教程 第05期 改編,電子版書籍可加入QQ群:475504428 下載,更多嵌入式視頻教程,可關(guān)注:
微信公眾號:宅學部落(armlinuxfun)
51CTO學院-王利濤老師:http://edu.51cto.com/sd/d344f
另外有需要云服務(wù)器可以了解下創(chuàng)新互聯(lián)scvps.cn,海內(nèi)外云服務(wù)器15元起步,三天無理由+7*72小時售后在線,公司持有idc許可證,提供“云服務(wù)器、裸金屬服務(wù)器、高防服務(wù)器、香港服務(wù)器、美國服務(wù)器、虛擬主機、免備案服務(wù)器”等云主機租用服務(wù)以及企業(yè)上云的綜合解決方案,具有“安全穩(wěn)定、簡單易用、服務(wù)可用性高、性價比高”等特點與優(yōu)勢,專為企業(yè)上云打造定制,能夠滿足用戶豐富、多元化的應(yīng)用場景需求。
文章名稱:嵌入式C語言自我修養(yǎng)09:鏈接過程中的強符號和弱符號-創(chuàng)新互聯(lián)
網(wǎng)頁網(wǎng)址:http://redsoil1982.com.cn/article4/dcjdoe.html
成都網(wǎng)站建設(shè)公司_創(chuàng)新互聯(lián),為您提供品牌網(wǎng)站制作、定制網(wǎng)站、App開發(fā)、小程序開發(fā)、定制開發(fā)、虛擬主機
聲明:本網(wǎng)站發(fā)布的內(nèi)容(圖片、視頻和文字)以用戶投稿、用戶轉(zhuǎn)載內(nèi)容為主,如果涉及侵權(quán)請盡快告知,我們將會在第一時間刪除。文章觀點不代表本網(wǎng)站立場,如需處理請聯(lián)系客服。電話:028-86922220;郵箱:631063699@qq.com。內(nèi)容未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載,或轉(zhuǎn)載時需注明來源: 創(chuàng)新互聯(lián)
猜你還喜歡下面的內(nèi)容