C語言：如何給全局變量起一個(gè)別名？
作 ?者：道哥，10+年嵌入式開發(fā)老兵，專注于：C/C++、嵌入式、Linux。
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目錄
別名是啥玩意？
方法1：反向注冊(cè)
方法2：嵌入?yún)R編代碼
小結(jié)
別名是啥玩意？
在stackoverflow上看到一個(gè)有趣的話題：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，就是通過通過不同的標(biāo)識(shí)符，來表示同一個(gè)變量。
我們知道，變量名稱是給程序員使用的。
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，僅僅是通過不同的標(biāo)識(shí)符來引用同一個(gè)變量。
與強(qiáng)符號(hào)、弱符號(hào)的概念沒有任何關(guān)系，那是另一個(gè)話題。
在上面這個(gè)帖子中，作者首先想到的是通過宏定義，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，大部分都是通過指針來實(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，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，如果開發(fā)者想在插件中通過一個(gè)變量別名來引用主程序中的變量，這該如何處理呢？
本文提供兩個(gè)方法來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，并通過兩個(gè)簡(jiǎn)單的示例代碼來進(jìn)行演示。
文末有示例代碼的下載地址。
方法1：反向注冊(cè)
之前我接觸過一些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：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中通過一個(gè)別名來使用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參數(shù)傳入。
這樣的話，在插件中就可以通過一個(gè)別名來使用真正的變量了（比如：修改變量的值）。
本質(zhì)上，這仍然是通過指針來進(jìn)行引用。
只不過利用動(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
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
#include
#include
// 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。
【關(guān)于作者】
號(hào)主：道哥，十多年的嵌入式開發(fā)老兵，專注于嵌入式 + Linux 領(lǐng)域，玩過單片機(jī)、搞過智能家居、研究過 PLC 和 工業(yè)機(jī)器人，項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)非常豐富。
他的文章主要包括 C/C++、Linux操作系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、單片機(jī)和嵌入式這幾個(gè)方面。
厚積薄發(fā)、換位思考，以讀者的角度來總結(jié)文章。
每一篇輸出，不僅僅是干貨的呈現(xiàn)，更是引導(dǎo)你一步一步的深入思考，從底層邏輯來提升自己。
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，還可以通過嵌入?yún)R編代碼來: 設(shè)置一個(gè)全局標(biāo)號(hào)來實(shí)現(xiàn)。
直接上示例代碼：
plugin.c源文件
#include
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
#include
#include
// 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))，通過別名來訪問真正的變量。
不知道您會(huì)不會(huì)有這樣的疑問：直接使用extern來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(比如一些二次開發(fā)中)，這樣的需求是的確存在的，而且是強(qiáng)需求。
如果你有任何疑問，或者文中有任務(wù)錯(cuò)誤，歡迎留言討論、指正。
在公眾號(hào)【IOT物聯(lián)網(wǎng)小鎮(zhèn)】后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵字：20522，即可獲取示例代碼的下載地址。
既然看到這里了，如果覺得不錯(cuò)，請(qǐng)您隨手點(diǎn)個(gè)【贊】和【在看】吧!
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