C語言：如何給全局變量起一個別名？
別名是啥玩意?
在stackoverflow上看到一個有趣的話題：如何給一個變量設置一個別名?(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識符，來表示同一個變量。
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。
請注意：這里所討論的別名，僅僅是通過不同的標識符來引用同一個變量。
與強符號、弱符號的概念沒有任何關系，那是另一個話題。
在上面這個帖子中，作者首先想到的是通過宏定義，對變量進行重新命名。
這樣的做法，將會在編譯之前的預處理環節，把宏標識符替換為變量標識符。
在網友回復的答案中，大部分都是通過指針來實現：讓不同的標識符指向同一個變量。
不管怎么說，這也算是一種別名了。
但是，這些答案有一個局限：這些代碼必須一起進行編譯才可以，否則就可能出現無法找到符號的錯誤信息。
現在非常流行插件編程，如果開發者想在插件中通過一個變量別名來引用主程序中的變量，這該如何處理呢?
本文提供兩個方法來實現這個目的，并通過兩個簡單的示例代碼來進行演示。
方法1：反向注冊
之前我接觸過一些CodeSys的代碼，里面的代碼質量真的是非常的高，特別是軟件架構設計部分。
傳說：CodySys 是工控界的 Android。
其中有個反向注冊的想法，正好可以用在變量別名上面。
示例代碼中一共有 2 個文件：main.c和plugin.c。
main.c中定義了一個全局變量數組，編譯成可執行程序main。
plugin.c中通過一個別名來使用main.c中的全局變量。
plugin.c被編譯成一個動態鏈接庫，被可執行程序main動態加載(dlopen)。
在plugin.c中，提供一個函數func_init，當動態庫被main dlopen之后，這個函數就被調用，并且把真正的全局變量的地址通過參數傳入。
這樣的話，在插件中就可以通過一個別名來使用真正的變量了(比如：修改變量的值)。
本質上，這仍然是通過指針來進行引用。
只不過利用動態注冊的思想，把指針與變量的綁定關系在時間和空間上進行隔離。
plugin.c 源文件
#include <stdio.h>
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 <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>
// 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
執行結果：
data[0] = 10
data[1] = 20
libplugin.so: func_init is called.
libplugin.so: func_stage1 is called.
data[0] = 100
data[1] = 200
可以看一下動態鏈接庫的符號表：
readelf -s libplugin.so | grep data
可以看到alias_data標識符，并且是在本文件中定義的全局變量。
方法2：嵌入匯編代碼
在動態加載的插件中使用變量別名，除了上面演示的動態注冊的方式，還可以通過嵌入匯編代碼來: 設置一個全局標號來實現。
直接上示例代碼：
plugin.c源文件
#include <stdio.h>
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 <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>
// 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
執行結果：
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中的符號信息：
readelf -s libplugin.so | grep data
小結
這篇文檔通過兩個示例代碼，討論了如何在插件中(動態鏈接庫)，通過別名來訪問真正的變量。
不知道您會不會有這樣的疑問：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!
但是，在一些比較特殊的領域或場景中(比如一些二次開發中)，這樣的需求是的確存在的，而且是強需求。
