C語言：如何給全域性變數起一個別名？
作 者：道哥，10+年嵌入式開發老兵，專注於：C/C++、嵌入式、Linux。
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別名是啥玩意？
在stackoverflow上看到一個有趣的話題：如何給一個變數設定一個別名?（How to assign to a variable an alias?）
所謂的變數別名，就是通過通過不同的識別符號，來表示同一個變數。
我們知道，變數名稱是給程式設計師使用的。
在編譯器的眼中，所有的變數都變成了地址。
請注意：這裡所討論的別名，僅僅是通過不同的識別符號來參照同一個變數。
與強符號、弱符號沒有關係，那是另一個話題。
在上面這個貼文中，作者首先想到的是通過宏定義，對變數進行重新命名。
這樣的做法，將會在編譯之前的預處理環節，把宏識別符號替換為變數識別符號。
在網友回覆的答案中，大部分都是通過指標來實現：讓不同的識別符號指向同一個變數。
不管怎麼說，這也算是一種別名了。
但是，這些答案有一個侷限：這些程式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資訊。
現在非常流行外掛程式設計，如果開發者想在外掛中通過一個變數別名來參照主程式中的變數，這該如何處理呢？
本文提供兩個方法來實現這個目的，並通過兩個簡單的範例程式碼來進行演示。
文末有範例程式碼的下載地址。
方法1：反向註冊
之前我接觸過一些CodeSys的程式碼，裡面的程式碼質量真的是非常的高，特別是軟體架構設計部分。
傳說：CodySys 是工控界的 Android。
其中有個反向註冊的想法，正好可以用在變數別名上面。
範例程式碼中一共有 2 個檔案：main.c和plugin.c。
main.c中定義了一個全域性變數陣列，編譯成可執行程式main。
plugin.c中通過一個別名來使用main.c中的全域性變數。
plugin.c被編譯成一個動態連結庫，被可執行程式main動態載入(dlopen)。
在plugin.c中，提供一個函數func_init，當動態庫被main dlopen之後，這個函數就被呼叫，並且把真正的全域性變數的地址通過引數傳入。
這樣的話，在外掛中就可以通過一個別名來使用真正的變數了（比如：修改變數的值）。
本質上，這仍然是通過指標來進行參照。
只不過利用動態註冊的思想，把指標與變數的繫結關係在時間和空間上進行隔離。
plugin.c 原始檔
#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 原始檔
#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
可以看一下動態連結庫的符號表：
readelf -s libplugin.so | grep data
可以看到alias_data識別符號，並且是在本檔案中定義的全域性變數。
【關於作者】
號主：道哥，十多年的嵌入式開發老兵，專注於嵌入式 + Linux 領域，玩過微控制器、搞過智慧家居、研究過 PLC 和 工業機器人，專案開發經驗非常豐富。
他的文章主要包括 C/C++、Linux作業系統、物聯網、微控制器和嵌入式這幾個方面。
厚積薄發、換位思考，以讀者的角度來總結文章。
每一篇輸出，不僅僅是乾貨的呈現，更是引導你一步一步的深入思考，從底層邏輯來提升自己。
方法2：嵌入組合程式碼
在動態載入的外掛中使用變數別名，除了上面演示的動態註冊的方式，還可以通過嵌入組合程式碼來: 設定一個全域性標號來實現。
直接上範例程式碼：
plugin.c原始檔
#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原始檔
#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中的符號資訊：
readelf -s libplugin.so | grep data
小結
這篇檔案通過兩個範例程式碼，討論瞭如何在外掛中(動態連結庫)，通過別名來存取真正的變數。
不知道您會不會有這樣的疑問：直接使用extern來宣告一下外部定義的變數不就可以了，何必這麼麻煩？
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。
如果你有任何疑問，或者文中有任務錯誤，歡迎留言討論、指正。
在公眾號【IOT物聯網小鎮】後臺回覆關鍵字：20522，即可獲取範例程式碼的下載地址。
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