C語言：如何給全局變量起一個別名？

作 ?者：道哥，10+年嵌入式開發老兵，專注于：C/C++、嵌入式、Linux。

關注下方公眾號，回復【書籍】，獲取 Linux、嵌入式領域經典書籍；回復【PDF】，獲取所有原創文章( PDF 格式)。

目錄

• 別名是啥玩意？

• 方法1：反向注冊

• 方法2：嵌入匯編代碼

• 小結

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。

文末有示例代碼的下載地址。

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 

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 
#include 
#include 	

// 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。

【關于作者】

號主：道哥，十多年的嵌入式開發老兵，專注于嵌入式 + Linux 領域，玩過單片機、搞過智能家居、研究過 PLC 和 工業機器人，項目開發經驗非常豐富。

他的文章主要包括 C/C++、Linux操作系統、物聯網、單片機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，不僅僅是干貨的呈現，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 

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 
#include 
#include 	

// 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。

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。