linux編譯動態庫之fPIC

在生成動態庫時,常常習慣性的加上fPIC選項,fPIC有什麼作用和意義,加不加有什麼區別,這裏做下小結:

fPIC的全稱是 Position Independent Code, 用於生成位置無關代碼。什麼是位置無關代碼,個人理解是代碼無絕對跳轉,跳轉都爲相對跳轉。

1、不加fPIC選項

即使不加fPIC也可以生成.so文件,但是對於源文件有要求,例如

因爲不加fPIC編譯的so必須要在加載到用戶程序的地址空間時重定向所有表目,所以在它裏面不能引用其它地方的代碼

如下:

#include <stdio.h>

int func1(int a)
{
    printf("haha a=%d\n", 2);
    a++;
    return a;
}

使用 gcc  -shared -o libb3.so c.c 編譯將報錯

/usr/bin/ld: /tmp/ccCViivC.o: relocation R_X86_64_32 against `.rodata' can not be used when making a shared object; recompile with -fPIC
/tmp/ccCViivC.o: could not read symbols: Bad value

將上述代碼改爲:
int func1(int a)
{
//    printf("haha a=%d\n", 2);
    a++;
    return a;
}

則可以編譯通過。

對於不加 -fPIC生成的動態庫,“ 生成動態庫時假定它被加載在地址 0 處。加載時它會被加載到一個地址(base),這時要進行一次重定位(relocation),把代碼、數據段中所有的地址加上這個 base 的值。這樣代碼運行時就能使用正確的地址了。”


2、加fPIC選項

加上fPIC選項生成的動態庫,顯然是位置無關的

“這樣的代碼本身就能被放到線性地址空間的任意位置,無需修改就能正確執行。通常的方法是獲取指令指針的值,加上一個偏移得到全局變量/函數的地址。”

加fPIC選項的 源文件對於,它引用的函數頭文件編寫有很寬鬆的尺度。

比如只需要包含個聲明的函數的頭文件,即使沒有相應的C文件來實現,編譯成so庫照樣可以通過。


在內存引用上,加不加fPIC的異同:

加了fPIC實現真正意義上的多個進程共享so文件。

多個進程引用同一個 PIC 動態庫時,可以共用內存。這一個庫在不同進程中的虛擬地址不同,但操作系統顯然會把它們映射到同一塊物理內存上。

對於不加-fPIC的

不加fPIC,則加載so文件時,需要對代碼段引用的數據對象需要重定位,重定位會修改代碼段的內容,這就造成每個使用這個.so文件代碼段的進程在內核裏都會生成這個.so文件代碼段的copy.每個copy都不一樣,取決於這個.so文件代碼段和數據段內存映射的位置。

可見,這種方式更消耗內存。

但是不加fPIC編譯的 so文件的優點是加載速度比較快。



題外話:能不能使用so庫來靜態編譯(-static)一個可執行程序,答案是否定的,會出現錯誤提示

attempted static link of dynamic object



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