C语言：如何给全局变量起一个别名？
作 者：道哥，10+年嵌入式开发老兵，专注于：C/C++、嵌入式、Linux。
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别名是啥玩意？
在stackoverflow上看到一个有趣的话题：如何给一个变量设置一个别名?（How to assign to a variable an alias?）
所谓的变量别名，就是通过通过不同的标识符，来表示同一个变量。
我们知道，变量名称是给程序员使用的。
在编译器的眼中，所有的变量都变成了地址。
请注意：这里所讨论的别名，仅仅是通过不同的标识符来引用同一个变量。
与强符号、弱符号没有关系，那是另一个话题。
在上面这个帖子中，作者首先想到的是通过宏定义，对变量进行重新命名。
这样的做法，将会在编译之前的预处理环节，把宏标识符替换为变量标识符。
在网友回复的答案中，大部分都是通过指针来实现：让不同的标识符指向同一个变量。
不管怎么说，这也算是一种别名了。
但是，这些答案有一个局限：这些代码必须一起进行编译才可以，否则就可能出现无法找到符号的错误信息。
现在非常流行插件编程，如果开发者想在插件中通过一个变量别名来引用主程序中的变量，这该如何处理呢？
本文提供两个方法来实现这个目的，并通过两个简单的示例代码来进行演示。
文末有示例代码的下载地址。
方法1：反向注册
之前我接触过一些CodeSys的代码，里面的代码质量真的是非常的高，特别是软件架构设计部分。
传说：CodySys 是工控界的 Android。
其中有个反向注册的想法，正好可以用在变量别名上面。
示例代码中一共有 2 个文件：main.c和plugin.c。
main.c中定义了一个全局变量数组，编译成可执行程序main。
plugin.c中通过一个别名来使用main.c中的全局变量。
plugin.c被编译成一个动态链接库，被可执行程序main动态加载(dlopen)。
在plugin.c中，提供一个函数func_init，当动态库被main dlopen之后，这个函数就被调用，并且把真正的全局变量的地址通过参数传入。
这样的话，在插件中就可以通过一个别名来使用真正的变量了（比如：修改变量的值）。
本质上，这仍然是通过指针来进行引用。
只不过利用动态注册的思想，把指针与变量的绑定关系在时间和空间上进行隔离。
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;
}
编译指令如下：
gcc -m32 -fPIC --shared plugin.c -o libplugin.so
gcc -m32 -o main main.c -ldl
执行结果：
data[0] = 10
data[1] = 20
libplugin.so: func_init is called.
libplugin.so: func_stage1 is called.
data[0] = 100
data[1] = 200
可以看一下动态链接库的符号表：
readelf -s libplugin.so | grep data
可以看到alias_data标识符，并且是在本文件中定义的全局变量。
【关于作者】
号主：道哥，十多年的嵌入式开发老兵，专注于嵌入式 + Linux 领域，玩过单片机、搞过智能家居、研究过 PLC 和 工业机器人，项目开发经验非常丰富。
他的文章主要包括 C/C++、Linux操作系统、物联网、单片机和嵌入式这几个方面。
厚积薄发、换位思考，以读者的角度来总结文章。
每一篇输出，不仅仅是干货的呈现，更是引导你一步一步的深入思考，从底层逻辑来提升自己。
方法2：嵌入汇编代码
在动态加载的插件中使用变量别名，除了上面演示的动态注册的方式，还可以通过嵌入汇编代码来: 设置一个全局标号来实现。
直接上示例代码：
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;
}
编译指令：
gcc -m32 -fPIC --shared plugin.c -o libplugin.so
gcc -m32 -rdynamic -o main main.c -ldl
执行结果：
data[0] = 10
data[1] = 20
libplugin.so: func_stage1 is called.
data[0] = 100
data[1] = 200
也来看一下libplugin.so中的符号信息：
readelf -s libplugin.so | grep data
小结
这篇文档通过两个示例代码，讨论了如何在插件中(动态链接库)，通过别名来访问真正的变量。
不知道您会不会有这样的疑问：直接使用extern来声明一下外部定义的变量不就可以了，何必这么麻烦？
道理是没错！
但是，在一些比较特殊的领域或场景中(比如一些二次开发中)，这样的需求是的确存在的，而且是强需求。
如果你有任何疑问，或者文中有任务错误，欢迎留言讨论、指正。
在公众号【IOT物联网小镇】后台回复关键字：20522，即可获取示例代码的下载地址。
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