[Linux] 동적 라이브러리 로드 (dlopen / dlsym / dlclose / dlerror)

동적 라이브러리 로드

정적 라이브러리를 로드하는 시점

• object 파일(.o 파일)을 링크할 때
• 정적 라이브러리 로딩 / 정적 링크라고 함
• 실행파일의 크기가 커짐
  • 라이브러리가 파일에 같이 끼어있기 때문
• 라이브러리를 추가/제거하거나 기존에 사용되던 라이브러리가 업데이트됐을 경우 다시 프로그램을 컴파일해야 한다는 단점 존재

이러한 정적 링크의 단점을 극복하기 위해?

• shared library라는 형식으로 라이브러리를 제작
• 실행 시점(runtime)에 사용할 라이브러리를 연결하여 사용
• 사용되는 라이브러리의 확장자는 .so (shared object)
  • 이후 언급되는 동적 라이브러리는 모두 so 파일 또는 shared object 파일로 통합하여 언급함

0. 준비사항

• 대상 프로그램의 컴파일 시 ‘-ldl’ 옵션을 주어야 함

1. dlopen

#include <dlfcn.h>

void *dlopen(const char *filename, int flag);

• 매개변수
  • filename : 로드할 동적 라이브러리 파일명
  • flag : so 파일을 메모리로 적재하는 방법 또는 시점과 관련된 설정값
    • (필수) RTLD_LAZY : shared object에 포함된 함수가 최초 호출되는 시점에 해당 so 파일이 로딩됨. shared object에 포함된 전역변수는 호출과 동시에 생성.
    • (필수) RTLD_NOW : dlopen()함수 호출과 동시에 loading
    • (이하 옵션, ' | ' 연산으로 필요한 flag 세팅)
    • RTLD_GLOBAL : loading한 이 라이브러리를 다른 프로그램에서도 사용
      • 이 공유 오브젝트에서 정의하는 심볼들이 이후 적재되는 공유 오브젝트들의 심볼 결정에 쓰일 수 있게 한다...라는데 이게 무슨 말일까?
    • RTLD_LOCAL : loading한 이 라이브러리는 이 프로그램에 한해서 사용 (default)
    • RTLD_NODELETE: dlclose()시에도 메모리에서 내리지 않는다.
      • 이후 dlopen()으로 그 오브젝트를 재적재하는 경우에 오브젝트의 정적 변수들이 다시 초기화되지 않는다.
    • RTLD_NOLOAD : dlopen()해서 메모리에 로딩하지 않는다. (라이브러리의 존재 여부 및 오류 체크용)
      • filename에 지정된 라이브러리 파일이 존재하는지, 또는 라이브러리 파일이 이미 본 프로그램에 로딩되어 있는지 여부를 확인하기 위해 사용
      • 만약 존재하지 않는다면 NULL이 반환되고, 이미 적재되어 있다면 해당 shared object에 대한 object handle을 반환한다.
    • RTLD_DEEPBIND: 이 라이브러리에 포함된 함수, 변수 등이 다른 라이브러리에 포함된 같은 이름의 함수, 변수들을 무시하고 우선 순위를 갖는다는 의미
• 반환값
  • NULL
    • so 파일이 존재하지 않음
    • so 파일 로딩에 실패
  • NULL 아님
    • void* 형태의, shared object에 대한 handle 반환
    • so 파일을 정상적으로 로딩
    • so 파일이 이미 로딩되었음.
• 이후 변화
  • 로딩된 shared object의 참조 카운트가 1 증가

void *lib_handle = dlopen(modulePath.c_str(), RTLD_LAZY);

2. dlsym

#include <dlfcn.h>

void *dlsym(void *handle, const char *symbol)

• 매개변수

  • handle
    • dlopen에서 반환받은 shared object handle
  • symbol
    • shared object에서 찾고자 하는 함수명 또는 변수명

• 반환값

  • NULL
    • symbol이 존재하지 않음
    • 에러의 경우 dlerror 함수를 호출하면 에러의 원인 파악 가능
  • NULL이 아님
    • 해당 symbol과 연관된 주소값이 반환
    • 이를 받아서 함수포인터 또는 변수로 저장
    • 이후 필요할 때 해당 함수/변수를 호출하여 사용하면 됨

int (*getData)() = (int (*)())dlsym(lib_handle, "getLibraryData");

3. dlclose

#include <dlfcn.h>

int dlclose(void *handle)

• 매개변수

  • handle
    • dlopen에서 반환받은 shared object handle

• 반환값

  • 0 : 정상적으로 close됨
  • 그 외의 값 : 에러 발생
    • 이 경우 dlerror로 에러 메시지 확인 필요

• 이후 변화

  • 로딩된 shared object의 참조 카운트가 1 감소
  • 참조 카운트가 0이 되면 메모리에서 삭제

int ret = dlclose(lib_handle);
if ( ret != 0 ) {
    // dlerror 호출
}

4. dlerror

#include <dlfcn.h>

char *dlerror(void)

• 매개변수

  • 없음

• 반환값

  • 마지막 dlerror 호출 이후, dlopen 호출에서 발생한 에러 상황에 대한 사유를 문자열로 반환
  • 만약 에러가 발생한 적이 없을 경우 NULL이 반환됨

int ret = dlclose(lib_handle);
if ( ret != 0 ) {
    printf("Failed to close shared object : [reason : %s]\n", dlerror());
}