gcc使用-Wl,-rpath解决so库版本冲突

2018 年 09 月 23 日

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一、问题描述

最近工作中遇到了一个问题：项目需要合入其他部门的模块，但是其中的一个共用共享库被更新了。因为项目很大，如果直接在我们的环境中替换更新这个库，很有可能会影响到其他模块。祖传的代码流传了差不多20年，涉及的模块也十分之多，贸然升级的风险很难评估。但是不替换这个库第三方模块又跑不起来，一度头痛。

刚开始是想到了以下几个方法：

设置LD\_LIBRARY\_PATH环境变量，修改查找路径的优先级。
修改so库名

对于第一种方法是有效的：在程序目录下加个lib目录，然后 export LD_LIBRARY_PATH=pwd/lib:$LD_LIBRARY_PATH 把当前路径放到第一搜索顺序，能解决这个问题。但是，环境变量时当前所有程序共享的，其他程序的搜索目录也是这里第一，所以这里的结果就和直接升级库没有区别。同样，修改/etc/ld.so.conf的原理也是一样。

第二种方法本来是认为比较靠谱的，但是测试发现共享库并不是根据文件名来的，修改库名无效。so库内部还有个真实的名字，可以通过 readelf -d lib*.so 来查看：

> readelf /usr/lib/libau.so -d

Dynamic section at offset 0x2c88 contains 29 entries:
  Tag        Type                         Name/Value
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libdl.so.2]
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libpthread.so.0]
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libc.so.6]
 0x000000000000000e (SONAME)             Library soname: [libau.so.2]

所以上面两种方法就被派出了，后面查了很久也没有找到合适的办法，崩溃。。。

最后去请教大佬就被告知了可以使用 -Wl,-rpath 选项来解决这个问题，试了一下确实可以。

二、-Wl,-rpath和-Wl,-rpath-link选项

2.1 -Wl,-rpath

加上 -Wl,-rpath 选项的的作用就是指定“程序运行时”的库搜索目录，是一个链接选项，生效于设置环境变量之前。

我们已经知道，共享库的查找顺序为：

LD_LIBRARY_PATH 环境变量的目录
ld.so.conf 高速缓冲文件中的目录
系统的默认库目录如 /lib, /lib64 等

而 -Wl,-rpath 可以让程序在第一步搜索之前先搜索它所指定的目录，通过一个例子来说明：

// add.h
int add(int i, int j);

// add.c
#include "add.h"

int add(int i, int j) {
    return i + j;
}

// main.c
#include <stdio.h>
#include "add.h"

int main() {
    printf("1 + 2 = %d\n", add(1, 2));
    return 0;
}

add.h和add.c用于生成一个so库，实现了一个简单的加法，main.c中引用共享库计算1 + 2：

# 编译共享库
gcc add.c -fPIC -shared -o libadd.so
# 编译主程序
gcc main.o -L. -ladd -o app

编好后运行依赖库：

> ldd app 
    linux-vdso.so.1 (0x00007ffeb23ab000)
    libadd.so => not found
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007febb7dd0000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007febb83d0000
> ./app 
./app: error while loading shared libraries: libadd.so: cannot open shared object file: No such file or directory

可以看到，libadd.so这个库是没有找到的，程序也无法运行，要运行它必须要把当前目录加到环境变量或者库搜索路径中去。

但是如果在链接的时候加上 -Wl,-rpath 选项之后：


> gcc -Wl,-rpath=`pwd` main.o -L. -ladd -o app
> ldd app 
    linux-vdso.so.1 (0x00007fff8f4e3000)
    libadd.so => /data/code/c/1-sys/solib/libadd.so (0x00007faef8428000)
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007faef8030000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007faef8838000)
> ./app 
1 + 2 = 3

依赖库的查找路径就找到了，程序能正常运行。

2.2 -Wl,rpath-link

-Wl,rpath-link 是设置编译链接时候的顺序，例如app运行依赖libadd.so，但是libadd.so又依赖libadd\_ex.so，rpath-link 就是指定libadd\_ex.so的路径。和 -Wl,rpath 相比工作的时间不同，一个在链接期间，一个在运行期间。