विभिन्न भाषाओं में लिखी गई गतिशील पुस्तकालयों का निर्माण और उपयोग (C / C ++, पास्कल)

कार्य

मेरा कार्य एक लाइब्रेरी लोडर लिखना था, जो बाहरी डायनेमिक लाइब्रेरी को कुछ इंटरफ़ेस फ़ंक्शन प्रदान करने में सक्षम था। समाधान यथासंभव क्रॉस-प्लेटफॉर्म होना चाहिए (कम से कम, लिनक्स और विंडोज पर चलाएं)। गतिशील पुस्तकालयों के निर्माण का समर्थन करने वाली विभिन्न प्रोग्रामिंग भाषाओं में लिखे गए पुस्तकालयों को लोड किया जाना चाहिए। सी और पास्कल भाषाओं को एक उदाहरण के रूप में चुना गया था।

निर्णय

मुख्य पुस्तकालय लोडर सी में लिखा गया है। लोड करने योग्य पुस्तकालयों के लिए मुख्य कार्यक्रम के कार्यों का उपयोग करने में सक्षम होने के लिए, मुख्य कार्यक्रम को 2 भागों में विभाजित किया गया है: मुख्य और लोड करने योग्य मॉड्यूल। कार्यक्रम को चलाने के लिए मुख्य मॉड्यूल की आवश्यकता होती है, लोड करने योग्य मॉड्यूल भी एक गतिशील पुस्तकालय है, जो इसके लॉन्च के दौरान मुख्य मॉड्यूल से जुड़ा हुआ है। Gcc (विंडोज के लिए मिनगव) और fpc को संकलक के रूप में चुना गया था।
कार्यक्रम का एक सरल उदाहरण यहां दिया जाएगा, जिससे आप इस मुद्दे को समझ सकते हैं और नए लोगों को सिखा सकते हैं कि उनके कार्यक्रम के लिए मॉड्यूल कैसे लिखें (पास्कल अक्सर स्कूल में पढ़ाया जाता है)।

लाइब्रेरी लोडर

मुख्य पुस्तकालय लोडर फ़ाइल बहुत सरल लगती है:

main.c

#include "loader.h" #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif int main(int argc, char *argv[]) { if (argc > 1) { loadRun(argv[1]); } return 0; } #ifdef __cplusplus } #endif 

और यह गतिशील पुस्तकालयों को लोड करने के लिए जिम्मेदार मॉड्यूल है, जो स्वयं एक गतिशील पुस्तकालय में ले जाया जाता है ताकि लोड किए गए पुस्तकालय इसके लिए उपयोग किए जाने वाले कार्यों का उपयोग कर सकें:

loader.c

 #include "loader.h" #include "functions.h" #include <stdio.h> #ifndef WIN32 #include <dlfcn.h> #else #include <windows.h> #endif #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif void printString(const char * const s) { printf("String from library: %s\n", s); } void loadRun(const char * const s) { void * lib; void (*fun)(void); #ifndef WIN32 lib = dlopen(s, RTLD_LAZY); #else lib = LoadLibrary(s); #endif if (!lib) { printf("cannot open library '%s'\n", s); return; } #ifndef WIN32 fun = (void (*)(void))dlsym(lib, "run"); #else fun = (void (*)(void))GetProcAddress((HINSTANCE)lib, "run"); #endif if (fun == NULL) { printf("cannot load function run\n"); } else { fun(); } #ifndef WIN32 dlclose(lib); #else FreeLibrary((HINSTANCE)lib); #endif } #ifdef __cplusplus } #endif 

हैडर फाइलें

यह सब एक कार्यान्वयन था, और अब हेडर फाइलें।
यहाँ मुख्य मॉड्यूल के लिए गतिशील पुस्तकालयों लोड करने वाले मॉड्यूल का इंटरफ़ेस है:

loader.h

 #ifndef LOADER_H #define LOADER_H #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif extern void loadRun(const char * const s); #ifdef __cplusplus } #endif #endif 

यहां गतिशील पुस्तकालयों के लिए बूटलोडर इंटरफ़ेस है जो इसे लोड करता है (कार्यों की एक सूची जो गतिशील पुस्तकालय मुख्य कार्यक्रम में उपयोग कर सकते हैं):

functions.h

 #ifndef FUNCTIONS_H #define FUNCTIONS_H #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif extern void printString(const char * const s); #ifdef __cplusplus } #endif #endif 

जैसा कि आप देख सकते हैं, यहां एक उदाहरण के लिए सिर्फ एक प्रिंटस्ट्रिंग फ़ंक्शन है।

लोडर संकलन

गैर-वितरण संकलन का उदाहरण (विंडोज के मामले में, आपको बस -DWIN32 को कंपाइलर विकल्प में जोड़ना होगा):

 $ gcc -Wall -c main.c $ gcc -Wall -fPIC -c loader.c $ gcc -shared -o libloader.so loader.o -ldl $ gcc main.o -ldl -o run -L. -lloader -Wl,-rpath,. 

वितरण संकलन गैर-वितरण संकलन से भिन्न होता है, वितरण के मामले में गतिशील पुस्तकालयों को / usr / lib में खोजा जाता है और प्रपत्र lib $ (NAME) .so। $ (संस्करण) है, गैर-वितरण संकलन के मामले में उन्हें lib $ (NAME) .so, और। प्रोग्राम लॉन्च डायरेक्टरी में खोजा जाता है।

अब देखते हैं कि संकलन के बाद क्या हुआ:

 $ nm run | tail -n 2 U loadRun 08048504 T main $ nm libloader.so| tail -n 4 000005da T loadRun 000005ac T printString U printf@@GLIBC_2.0 U puts@@GLIBC_2.0 

यहां हम देखते हैं कि यू के रूप में चिह्नित फ़ंक्शन बाहरी गतिशील पुस्तकालयों में खोजे जाते हैं, और मॉड्यूल के रूप में टी के रूप में चिह्नित कार्य प्रदान किए जाते हैं। यह एक बाइनरी प्रोग्राम इंटरफ़ेस (ABI) है।

गतिशील पुस्तकालय

अब आइए स्वयं गतिशील पुस्तकालयों के वर्णन के लिए नीचे आएं।

C पुस्तकालय

यहाँ एक सरल सी लाइब्रेरी का उदाहरण दिया गया है:

lib.c

 #include "functions.h" #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif void run(void) { printString("Hello, world!"); } #ifdef __cplusplus } #endif 

यहाँ हर जगह, बाहरी "C" {} पर्यावरण की आवश्यकता है ताकि हमारे प्रोग्राम को C ++ कंपाइलर, जैसे g ++ का उपयोग करके संकलित किया जा सके। बस C ++ में, आप एक ही नाम के साथ फ़ंक्शन की घोषणा कर सकते हैं, लेकिन एक अलग हस्ताक्षर के साथ, क्रमशः, इस मामले में, फ़ंक्शन नामों के तथाकथित सजावट का उपयोग किया जाता है, अर्थात फ़ंक्शन के हस्ताक्षर ABI में दर्ज किए जाते हैं। बाहरी "सी" {} पर्यावरण की आवश्यकता है ताकि इस सजावट का उपयोग न किया जाए (विशेषकर चूंकि यह सजावट उपयोग किए गए कंपाइलर पर निर्भर करती है)।

संकलन

 $ gcc -Wall -fPIC -c lib.c $ gcc -shared -o lib.so lib.o 

एबीआई:

 $ nm lib.so | tail -n 2 U printString 0000043c T run 

चल रहा है:

 $ ./run lib.so String from library: Hello, world! 

यदि हम अपने मॉड्यूल में बाहरी "C" {} पर्यावरण को हटाते हैं और gcc के बजाय g ++ के साथ संकलित करते हैं, तो हम निम्नलिखित देखेंगे:

 $ nm lib.so | grep run 0000045c T _Z3runv 

जैसा कि अपेक्षित था, लाइब्रेरी का ABI बदल गया है, अब हमारे बूटलोडर इस लाइब्रेरी में रन फ़ंक्शन नहीं देख पाएंगे:

 $ ./run lib.so cannot load function run 

पास्कल पुस्तकालय

जैसा कि हमने ऊपर देखा, हमारे लोडर के लिए C ++ कंपाइलर द्वारा बनाई गई डायनेमिक लाइब्रेरी में फ़ंक्शंस देखने के लिए, हमें अपने कोड को बाहरी "C" {} आवेषण के साथ पूरक करना था, इस तथ्य के बावजूद कि C / C ++ कंपाइलर और संबंधित भाषाएं हैं। हम FreePascal कंपाइलर के बारे में पूरी तरह से अलग भाषा में क्या कह सकते हैं - पास्कल? स्वाभाविक रूप से, यहां भी, कोई भी अतिरिक्त इशारों के बिना नहीं कर सकता है।

सबसे पहले, हमें यह सीखने की जरूरत है कि गतिशील पुस्तकालयों के लिए सी में निर्यात किए गए कार्यों का उपयोग कैसे करें। यहाँ एक समान C / C ++ पास्कल हेडर फ़ाइल का एक उदाहरण दिया गया है:

func.pas

 unit func; interface procedure printString(const s:string); stdcall; external name 'printString'; implementation end. 

यहाँ पास्कल मॉड्यूल का स्वयं एक उदाहरण दिया गया है:

modul.pas

 library modul; uses func; procedure run; stdcall; begin printString('Hello from module!'); end; exports run; begin end. 

संकलन

 $ fpc -Cg modul.pas  Free Pascal  2.5.1 [2011/02/21]  i386 Copyright (c) 1993-2010 by Florian Klaempfl  : Linux for i386  modul.pas  libmodul.so /usr/bin/ld: warning: link.res contains output sections; did you forget -T? /usr/bin/ld: warning: creating a DT_TEXTREL in a shared object. 13  p, 6.6  

हम परिणामी लाइब्रेरी के ABI को देखते हैं:

 $ nm libmodul.so U printString 000050c0 T run 

जैसा कि आप देख सकते हैं, वहाँ कुछ भी शानदार नहीं है, हालांकि, संकलन समय पर एलडी चेतावनी खतरनाक है। Google में हम चेतावनी का संभावित कारण ढूंढते हैं , यह PIC के बिना संकलन के कारण है (स्थिति स्वतंत्र कोड - कोड एक भौतिक पते से बंधा हुआ नहीं है), लेकिन आदमी fpc में हम पाते हैं कि हमारे -Cg विकल्प को एक PIC कोड उत्पन्न करना चाहिए, जो अपने आप में अजीब है, जाहिर है fpc अपने वादे नहीं रखता है, या मैं कुछ गलत कर रहा हूं।

अब अपनी हेडर फ़ाइल में 'PrintString' नाम को हटाने की कोशिश करते हैं और देखते हैं कि अब कंपाइलर क्या उत्पादन करेगा:

 $ nm libmodul.so U FUNC_PRINTSTRING$SHORTSTRING 000050d0 T run 

जैसा कि आप देख सकते हैं, FreePascal में दृश्यावली g ++ की तुलना में पूरी तरह से अलग है और मौजूद भी है।
इस मॉड्यूल के साथ शुरू होने पर, हमें यह मिलता है:

 $ ./run libmodul.so ./run: symbol lookup error: ./libmodul.so: undefined symbol: FUNC_PRINTSTRING$SHORTSTRING 

और हमें मिलने वाले सही मॉड्यूल के साथ:

 $ ./run libmodul.so String from library: Hello from module! 

बस इतना ही, हम अपने लक्ष्य तक पहुँच चुके हैं - विभिन्न भाषाओं में लिखी गई डायनेमिक लाइब्रेरीज़ का उपयोग, और हमारा कोड लिनक्स के तहत और विंडोज के तहत काम करता है (मैक खुद नहीं करता है, इसलिए मैंने यह नहीं देखा कि यह कैसा था)। इसके अलावा, लोड किए गए पुस्तकालयों में इसके साथ बातचीत करने के लिए मुख्य कार्यक्रम में प्रदान किए गए कार्यों का उपयोग करने की क्षमता है (अर्थात, वे मुख्य कार्यक्रम के प्लग-इन हैं)।

लोडर को एक अलग प्रक्रिया में निष्पादित किया जा सकता है ताकि ये प्लग इन मुख्य कार्यक्रम के साथ कुछ भी अतिरिक्त न कर सकें। तदनुसार, मुख्य कार्यक्रम किसी अन्य सुविधाजनक प्रोग्रामिंग भाषा (उदाहरण के लिए, जावा या उसी सी ++ में) में लिखा जा सकता है।

साहित्य

• DLL C ++ में लोड हो रहा है ।
• लिनक्स पहले चरण ।
• पास्कल में एक अपाचे मॉड्यूल बनाना ।