如何使函数具有库内部链接？

Posted 2021-04-06

例如，如果我有两个文件foo.c和bar.o，并且foo.c包含一个函数foo()，它引用了bar()中的函数bar.o：

int foo(int x) { x = bar(x); /* ... */ }

如何编译暴露foo()的静态或动态库，但不暴露bar()？换句话说，我希望bar()只在库内链接。

答案

使用标准C，您只能导出函数，没有“仅导出到这些文件”选项。所以基本上你必须将bar()移动到foo.c并将其声明为static。如果你想保持文件分开，一个丑陋的黑客将来自#include foo.c（而不是编译bar.o）...

使用标准C范围之外的工具，您可以在链接或链接后从库中删除公共导出。下面显示了一些链接器解决方案，并且使用GCC和clang（在您可以修改代码的情况下），您可以通过在前面添加非标准属性来隐藏函数：__attribute__ ((visibility ("hidden"))) - 与此类似的编译单元范围将是编译时选项-fvisibility=hidden，例如bar.c。

C解决方法

如果你可以自由编辑C代码，标准C中的解决方法是在bar()中生成static bar.c并通过某种方式提供一个函数指针，以便在foo()中使用，例如，将指针导出到包含函数指针的struct（和任何其他“私人”数据），并且不要在仅由您的库使用的私有标头之外公开struct的详细信息。

例如：

在bar.h（私人，不与图书馆的用户分享）：

struct bar_private_struct { int (*bar)(int); };
extern struct bar_private_struct *bar_functions;

在bar.c：

#include "bar.h"
static int bar (int x) { /* … */ return x; }
static struct bar_private_struct functions = { bar };
struct bar_private_struct *bar_functions = &functions;

在foo.c：

#include "bar.h"
int foo (int x) { x = bar_functions->bar(x); /* … */ }

在这个解决方案中，将有一个名为bar_functions的导出指针，但是没有通过此导出显示有关指向的数据/函数的详细信息。如果不访问bar.h，库的用户必须对内容进行反向工程以正确调用“私有”函数。在多个“私有”函数的情况下，这种方法也可以将它们压缩为单个导出指针，从导出列表中消除混乱。

链接器解决方案

探索特定的链接器，我找到了一种从动态库中排除特定符号的方法：

使用GNU ld，创建一个版本脚本，例如libfoobar.version：

FOOBAR {
    global: *;
    local: bar;
};

通过gcc调用：

gcc -shared -o libfoobar.so foo.o bar.o -Wl,-version-script=libfoobar.version

使用clang ld（在OS X上）创建一个未导出的符号列表，例如unexported（每行一个符号）：

_bar

通过clang调用：

clang -shared -o libfoobar.dylib foo.o bar.o -Wl,-unexported_symbols_list,unexported

在这两种情况下，函数bar都是隐藏的，外部不可调用，但foo仍然可操作（并在内部调用bar），即使它们在各自的源（和对象）文件中具有相同的外部可见性。

测试代码，foo.c：

int bar(int x);
int foo (int x) { return bar(x) * 3; }

bar.c：

int bar (int x) { return x * 2; }

main.c（在删除bar的导出之前链接到库）：

#include <stdio.h>
int foo(int x);
int bar(int x);
int main () {
    (void) printf("foo(2) = %d
", foo(2));
    (void) printf("bar(2) = %d
", bar(2));
    return 0;
}

测试用例：

# before unexporting bar:
$ nm -gU libfoobar.dylib
0000000000000f70 T _bar
0000000000000f50 T _foo
$ ./main
foo(2) = 12
bar(2) = 4

# after unexporting bar:
$ nm -gU libfoobar.dylib
0000000000000f50 T _foo
$ ./main
foo(2) = 12
dyld: lazy symbol binding failed: Symbol not found: _bar

另一答案

功能只能有内部或外部链接。

如果您想使用不同的模块，您的功能需要具有外部链接，以便可以从一个翻译单元调用到另一个翻译单元。

您可以使用指向静态函数的外部函数指针，但当然这仍然允许其他模块通过函数指针调用该函数。