V dnešním demonstračním praktickém díle seriálu Za tajemstvím kompilace v Linuxu vytvořím share objekt (knihovnu) a program, který :

1. Vypíše “layout” svého paměťového prostoru.
2. Načte námi předpřipravenou dynamickou knihovnu a opět vypíše “layout” paměti. (Uvidíme, kam přesně do paměti se knihovna načetla.)
3. Spustí funkci z knihovny.
4. Odregistruje knihovnu a postupem z bodu dva se přesvědčíme, že knihovna již není v paměti.

Jak vypsat “layout” paměti?

V Linuxu některé informace o stavu systému zpřístupňují grafické nadstavby, které závisejí na distribuci. Dále existuje velké množství univerzálních šikovných prográmků do terminálu, které často tvoří celé “produktové řady”. Jde například o odvozeniny top (vytížení systému), iftop (vytížení sítě), slabtop (množství slab alokací)… nebo stat, iostat, memstat, vmstat… Dále samotný systém exportuje potřebné statistiky a informace prostřednictvím souborů nebo adresářů v adresářích /proc a /sys; tuto možnost v příkladu využiji. Údaje o procesu jsou uloženy v adresáři /proc/PID/ (například u procesu s identifikačním číslem PID 9801 bude tento adresář /proc/9801). Speciálně soubor /proc/PID/maps je potřebný výpis. Nechci ukazovat programování manipulace se soubory, proto výpis provedu následujícím velmi jednoduchým způsobem :

#include <stdlib.h>

int main(){
system(“cat /proc/$PPID/maps”);
}

(Potřebné zdrojové kódy naleznete v přílohách blogu uložených na stránkách autora.)

Tento kód jednoduše spustí terminál (funkce system) a v něm příkaz cat /proc/$PPID/maps, kdy pochopitelně číslo rodičovského procesu ($PPID) je číslo našeho programu (viz tahák programování a základní příkazy Bashe).

Knihovna

Jde o naprosto běžný zdrojový kód, se kterým se však později jinak nakládá. Následující kód uložím jako soubor knihovna.c.

#include <stdio.h>

void vypis(){
printf(“Spustena funkce ze sdilene knihovny”);
}

Jak jsem psal již v díle musíme bezpodmíněčně kompilaci provést se vzláštními volbami (konkrétně gcc -fPIC -c knihovna.c) a následně opět se speciálním parametrem slinkovat (gcc -shared -o knihovna.so knihovna.o).  V praxi by bylo záhodno ještě nastavit tzv. soname, což je identifikační označení pro “vnitřní potřeby” linkeru.

Vlastní program

Následující vlastní kód programu uložím jako priklad.c. Pro jednoduchost jsem neošetřoval nepřítomnost knihovny (např. smazána) a další chybové stavy.

#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>

int main(){
void *lib_handle;
void (*nactena_funkce)();

system(“cat /proc/$PPID/maps”);
printf(“\n\n\n“);

lib_handle = dlopen(“cesta-ke-knihovne/knihovna.so”, RTLD_LAZY);
nactena_funkce = dlsym(lib_handle, “vypis”);
(*nactena_funkce)();
printf(“\n\n\n“);

system(“cat /proc/$PPID/maps”);
printf(“\n\n\n“);

dlclose(lib_handle);
system(“cat /proc/$PPID/maps”);
}

Rekapitulace kódu: Funkce dlopen vede ke zpracování souboru cesta-ke-knihovne/knihovna.so. (Pochopitelně musíte uvést skutečné umístění knihovny např. /opt/pokusy-c/knihovna.so) Funkce dlsym vrátí ukazatel na kód funkce vypis z knihovny knihovna.so. Funkce dlclose je inverzní funkcí k dlopen.

Vytvoření binárky provedeme příkazem gcc -rdynamic -o priklad priklad.c -ldl . Po spuštení binárky ./priklad se objeví výpis paměti bez knihovny, výsledek volání funkce z knihovny (výpis “Spustena funkce z knihovny”), výpis paměti s knihovnou (nějaké takovéto řádky “b7ee9000-b7eea000 rw-p 00001000 08:01 2016471    /home/uzivatel/pokusy-c/knihovna/knihovna.so”) a výpis paměti bez knihovny.

V případě linkování knihovny při startu procesu pochopitelně nepotřebujeme zpřístupňovat spustitelný kód voláním dlopen a dlsym při vlastního běhu procesu. Příklad takovéhoto linkování je uveden v díle o vláknech.

Upozornění: Redakční systém blogu poškozuje uvozovky, takže při použití Ctrl+c a Ctrl+v se musí opravit uvozovky. Z bezpečnostních důvodů nejde zdrojové kódy uložit jako přílohu. Když bude zájem (komentáře pod článkem) mohl bych v budoucnu dát na své firemní stránky ke stažení objektové soubory a zkompilované programy z tohoto seriálu.

Pokračování seriálu

Tento seriál je podle statistiky čtenářsky neúspěšný. Pokud máte zájem o jeho pokračování napište mi komentář do diskuse. V případném pokračování seriálu bych se chtěl postupně věnovat problémy s pamětí (synchronizace a paměťové bariéry), optimalizacím při kompilaci, automatizace překladu (vytvoření makefile), virtuálním strojům (principy fungování, výhody, nevýhody…) a distribuci kódu (balíčky, podepisování, tvorba manuálových stránek).

Štítky: Seriál : Za tajemstvím kompilace

Komentáře v diskuzi

Přidat komentář

Jméno

E-mail, nebude zveřejněn

Web

Ochrana proti spamu: (povinné)*
Opište prosím text z obrázku.