dlopen(3) - wariua/manpages-ko GitHub Wiki

dlclose, dlopen, dlmopen - 공유 오브젝트 열고 닫기

#include <dlfcn.h>

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

int dlclose(void *handle);

#define _GNU_SOURCE
#include <dlfcn.h>

void *dlmopen (Lmid_t lmid, const char *filename, int flags);

-ldl로 링크.

dlopen() 함수는 널 종료 문자열 filename이 가리키는 동적 공유 오브젝트(공유 라이브러리)를 적재하고 적재된 오브젝트에 대한 불투명한 "핸들"을 반환한다. 그 핸들을 dlopen API의 dlsym(3), dladdr(3), dlinfo(3), dlclose() 같은 다른 함수들에 쓴다.

filename이 NULL이면 주 프로그램에 대한 핸들을 반환한다. filename에 슬래시("/")가 있으면 (상대 또는 절대) 경로명으로 해석한다. 아니면 동적 링커가 다음처럼 오브젝트를 탐색한다. (더 자세한 내용은 ld.so(8) 참고.)

• (ELF 한정) 호출하는 프로그램의 실행 파일에 DT_RPATH 태그가 있으면서 DT_RUNPATH 태그는 없으면 그 DT_RPATH 태그에 나열된 디렉터리들을 탐색한다.

• 프로그램 시작 시점에 콤마 구분 디렉터리 목록을 담은 환경 변수 LD_LIBRARY_PATH가 정의돼 있었으면 그 디렉터리들을 탐색한다. (보안을 위해 set-user-ID 및 set-group-ID 프로그램에 대해선 이 변수를 무시한다.)

• (ELF 한정) 호출하는 프로그램의 실행 파일에 DT_RUNPATH가 있으면 그 태그에 나열된 디렉터리들을 탐색한다.

• (ldconfig(8)로 관리하는) 캐시 파일 /etc/ld.so.cache를 확인해서 filename에 대한 항목이 있는지 본다.

• /lib 및 /usr/lib 디렉터리를 (차례대로) 탐색한다.

filename으로 지정한 오브젝트에서 다른 공유 오브젝트에 의존하는 경우에는 동적 링커에서 같은 규칙으로 그 오브젝트들을 자동으로 적재한다. (그 오브젝트들에 다시 의존 관계가 있고 하면 이 과정이 재귀적으로 이뤄질 수도 있다.)

flags에 다음 중 한 가지 값이 들어가야 한다.

RTLD_LAZY

게으른 바이딩을 수행한다. 참조하는 코드가 실행될 때에서야 심볼을 결정한다. 심볼 참조가 전혀 없으면 아예 결정을 하지 않는다. (함수 참조에만 게으른 바인딩을 수행한다. 변수에 대한 참조는 항상 공유 오브젝트 적재 때 즉시 바인드 한다.) glibc 2.1.1부터 환경 변수 LD_BIND_NOW 효력이 이 플래그보다 우선시된다.

RTLD_NOW

이 값을 지정하거나 환경 변수 LD_BIND_NOW가 비어 있지 않은 문자열로 설정돼 있으면 공유 오브젝트 내의 정의 안 된 심볼들을 모두 결정한 다음에 dlopen()이 반환한다. 그럴 수 없으면 오류를 반환한다.

flags에 다음 값을 0개 이상 OR 할 수도 있다.

RTLD_GLOBAL

이 공유 오브젝트에서 정의하는 심볼들이 이후 적재되는 공유 오브젝트들의 심볼 결정에 쓰일 수 있게 한다.

RTLD_LOCAL

RTLD_GLOBAL의 반대이며 어느 쪽 플래그도 지정하지 않은 경우의 기본값이다. 이 공유 오브젝트에서 정의하는 심볼들이 이후 적재되는 공유 오브젝트들의 심볼 찾기에 쓰이지 않는다.

RTLD_NODELETE (glibc 2.2부터)

dlclose()에서 공유 오브젝트를 내리지 않는다. 그래서 이후 dlopen()으로 그 오브젝트를 재적재하는 경우에 오브젝트의 정적 변수 및 전역 변수들이 다시 초기화되지 않는다.

RTLD_NOLOAD (glibc 2.2부터)

공유 오브젝트를 적재하지 않는다. 그 오브젝트가 이미 올라가 있는지 확인하는 데 쓸 수 있다. (올라가 있지 않으면 dlopen()이 NULL을 반환하고 올라가 있으면 오브젝트 핸들을 반환한다.) 또 이미 적재된 공유 오브젝트의 플래그를 승격시키는 데에도 쓸 수 있다. 예를 들어 RTLD_LOCAL로 올라가 있는 공유 오브젝트를 RTLD_NOLOAD | RTLD_GLOBAL로 다시 열 수 있다.

RTLD_DEEPBIND (glibc 2.3.4부터)

이 공유 오브젝트 내 심볼들에 대한 탐색 기회를 전역보다 우선시한다. 즉 오브젝트 자체에 심볼 정의가 있다면 이미 적재된 다른 오브젝트에 담긴 같은 이름의 전역 심볼 대신 자기 심볼을 쓰게 된다는 것이다.

filename이 NULL이면 주 프로그램에 대한 핸들을 반환한다. 그 핸들을 dlsym(3)에 주면 먼저 메인 프로그램에서 심볼을 찾아보고, 다음은 프로그램 시작 때 적재한 공유 오브젝트들 전체에서, 그리고 다음으로 RTLD_GLOBAL 플래그를 써서 dlopen()으로 적재한 공유 오브젝트들 전체에서 탐색한다.

공유 오브젝트 내 심볼 참조 결정은 메인 프로그램 및 의존 대상들을 위해 적재한 오브젝트들의 링크 맵에 있는 심볼, 앞서 RTLD_GLOBAL을 쓴 dlopen()으로 연 공유 오브젝트(와 의존 대상들)의 심볼, 공유 오브젝트 자체(와 그 오브젝트를 위해 적재된 의존 대상들) 내의 정의를 차례로 이용해 이뤄진다.

실행 파일의 전역 심볼 중에 ld(1)에서 동적 심볼 테이블에 집어넣은 게 있으면 마찬가지로 동적 적재 공유 오브젝트의 참조 결정에 이용될 수 있다. 심볼이 동적 심볼 테이블에 들어가는 건 실행 파일을 "-rdynamic" (또는 같은 의미의 "--export-dynamic") 플래그로 링크해서일 수도 있고 (그 경우 실행 파일의 전역 심볼 모두가 동적 심볼 테이블에 들어간다.) ld(1)가 정적 링크 중에 다른 오브젝트에 있는 심볼에 대한 의존성에 주목해서일 수도 있다.

dlopen()으로 같은 공유 오브젝트를 다시 열면 같은 오브젝트 핸들이 반환된다. 동적 링커에서 오브젝트 핸들별로 참조 카운트를 관리해서 성공적으로 dlopen() 한 횟수만큼 dlclose()를 호출할 때까지는 동적 적재 공유 오브젝트가 해제되지 않도록 한다. 생성자(아래 참고)도 오브젝트가 실제 메모리로 적재될 때만 (즉 참조 카운트가 1로 증가할 때만) 호출된다.

후속 dlopen() 호출에서 같은 공유 오브젝트를 RTLD_NOW로 적재해서 앞서 RTLD_LAZY로 적재된 공유 오브젝트에 대한 심볼 결정을 강제할 수 있다. 그와 비슷하게 앞서 RTLD_LOCAL로 열린 오브젝트가 후속 dlopen()에서 RTLD_GLOBAL로 승격될 수 있다.

어떤 이유로든 dlopen()이 실패하면 NULL을 반환한다.

이 함수는 아래에 적은 차이점들을 제외하면 dlopen()과 같은 작업을 수행하며 filename과 flags 인자뿐 아니라 반환 값이 동일하다.

dlmopen() 함수가 dlopen()과 다른 점은 추가 인자 lmid가 있어서 공유 오브젝트를 적재해야 할 링크 맵 리스트(네임스페이스라고도 부름)를 지정한다는 것이다. (반면 dlopen()에서는 동적으로 적재한 공유 오브젝트를 dlopen() 호출을 한 공유 오브젝트와 같은 네임스페이스에 추가한다.) Lmid_t 타입은 네임스페이스를 가리키는 불투명한 핸들이다.

lmid 인자는 기존 네임스페이스의 ID(dlinfo(3) RTLD_DI_DMID 요청으로 얻을 수 있음)이거나 다음 특수 값들 중 하나이다.

LM_ID_BASE

최초 네임스페이스에 (즉 응용의 네임스페이스에) 공유 오브젝트를 적재한다.

LM_ID_NEWLM

새 네임스페이스를 만들고 그 네임스페이스에 공유 오브젝트를 적재한다. 새 네임스페이스가 처음에는 비어 있으므로 오브젝트에서 필요로 하는 다른 공유 오브젝트들을 모두 참조하도록 오브젝트가 제대로 링크 돼 있어야 한다.

filename이 NULL인 경우에는 lmid에 LM_ID_BASE 값만 허용된다.

dlclose() 함수는 handle이 가리키는 동적 적재 공유 오브젝트의 참조 카운트를 줄인다.

오브젝트의 참조 카운트가 0으로 떨어지고 그 오브젝트의 어떤 심볼도 다른 오브젝트에서 필요로 하지 않으면 오브젝트에 정의된 소멸자가 있으면 호출한 다음 그 오브젝트를 내린다. (이 오브젝트의 심볼을 다른 오브젝트에서 필요로 할 수도 있는 경우로는 그 오브젝트가 RTLD_GLOBAL 플래그로 열렸고 그 심볼이 다른 오브젝트의 재배치를 유발했을 때가 있다.)

handle이 가리키는 오브젝트에 dlopen()을 호출했을 때 자동으로 적재됐던 공유 오브젝트들을 모두 재귀적으로 같은 방식으로 닫는다.

dlclose()가 성공을 반환하더라도 handle에 연계된 심볼이 호출자의 주소 공간에서 제거됐다고 보장되는 건 아니다. 명시적 dlopen() 호출로 참조되는 것에 더해서 다른 공유 오브젝트에서의 의존 관계 때문에 공유 오브젝트가 묵시적으로 적재됐을 수도 (참조 카운트가 늘었을 수도) 있다. 그 모든 참조가 풀린 후에야 공유 오브젝트를 주소 공간에서 제거할 수 있다.

성공 시 dlopen()과 dlmopen()은 적재된 오브젝트에 대한 NULL 아닌 핸들을 반환한다. 오류 시 (파일을 찾을 수 없거나, 읽을 수 없거나, 형식이 틀리거나, 적재 중 오류가 생겼으면) 이 함수들은 NULL을 반환한다.

성공 시 dlclose()는 0을 반환한다. 오류 시 0 아닌 값을 반환한다.

이 함수들이 반환한 오류를 dlerror(3)로 진단할 수 있다.

glibc 2.0 및 이후에 dlopen()과 dlclose()가 있다. glibc 2.3.4에서 dlmopen()이 처음 등장했다.

이 절에서 사용하는 용어들에 대한 설명은 attributes(7)를 보라.

POSIX.1-2001에서 dlclose()와 dlopen()을 기술한다. dlmopen() 함수는 GNU 확장이다.

RTLD_NOLOAD, RTLD_NODELETE, RTLD_DEEPBIND 플래그는 GNU 확장이다. 이 중 앞의 둘은 솔라리스에도 있다.

링크 맵(link-map) 리스트는 동적 링커의 심볼 결정에서 격리된 네임스페이스를 나타낸다. 네임스페이스 내에서는 의존하는 공유 오브젝트들을 일반적 규칙에 따라 묵시적으로 적재하고 심볼 참조를 일반적 규칙에 따라 마찬가지로 결정하되 그 결정이 네임스페이스 내로 (명시적으로 또는 묵시적으로) 적재된 오브젝트들에서 제공하는 정의들로 국한된다.

dlmopen() 함수를 통해 오브젝트 적재 격리가 가능하다. 즉 공유 오브젝트를 새 네임스페이스에 올려서 그 새 오브젝트에서 제공하는 심볼들을 응용의 나머지 부분에 노출시키지 않을 수 있다. 참고로 RTLD_LOCAL 플래그로는 충분치 않다. 그 공유 오브젝트의 심볼을 다른 모든 공유 오브젝트에서 사용하지 못하게 하기 때문이다. 어떤 경우에는 동적 적재 공유 오브젝트에서 제공하는 심볼들을 다른 공유 오브젝트들(의 일부)에서 쓸 수 있게 하면서도 그 심볼들을 응용 전체로 노출하고 싶지는 않을 수 있다. 별도 네임스페이스와 RTLD_GLOBAL 플래그를 쓰면 그렇게 할 수 있다.

dlmopen() 함수를 쓰면 RTLD_LOCAL 플래그보다 더 나은 격리 기능을 제공할 수도 있다. 특히 RTLD_LOCAL로 적재된 공유 오브젝트는 RTLD_GLOBAL로 적재된 다른 공유 오브젝트에서 의존하는 경우 RTLD_GLOBAL로 승격될 수 있다. 따라서 공유 오브젝트 의존성 전체를 명확히 통제할 수 있는 (흔치 않은) 경우를 제외하면 RTLD_LOCAL은 적재된 공유 오브젝트를 격리하기에 충분하지 않다.

dlmopen()을 쓸 수 있는 곳으로 플러그인이 있다. 플러그인 적재 프레임워크 작성자가 플러그인 작성자들을 신뢰할 수 없어서 플러그인 프레임워크 내의 정의 안 된 심볼이 플러그인 심볼로 결정되기를 원치 않는 경우이다. 또 다른 용도는 같은 오브젝트를 여러 번 적재할 때이다. dlmopen()을 쓰지 않는다면 공유 오브젝트 파일 사본들을 따로 만들어야 할 것이다. 하지만 dlmopen()을 쓰면 같은 공유 오브젝트 파일을 다른 네임스페이스로 올리기만 하면 된다.

glibc 구현에서는 네임스페이스를 최대 16개까지 지원한다.

공유 오브젝트에서 함수 속성 __attribute__((constructor))와 __attribute__((destructor))를 써서 함수를 내보일 수 있다. 생성자 함수는 dlopen() 반환 전에 실행되고 소멸자 함수는 dlclose() 반환 전에 실행된다. 한 공유 오브젝트에서 생성자와 소멸자를 여러 개 내보일 수 있으며 각 함수에 우선순위를 연계해서 실행 순서를 정할 수도 있다. 더 자세한 내용은 gcc 인포 페이지("Function attributes")를 보라.

같은 결과를 (불완전하게) 얻는 구식 방법은 링커에서 인식하는 특수 심볼 _init과 _fini를 쓰는 것이었다. 동적 적재 공유 오브젝트에서 이름이 _init()인 루틴을 내보이면 공유 오브젝트 적재 후 dlopen() 반환 전에 그 코드가 실행된다. 또 공유 오브젝트에서 이름이 _fini()인 루틴을 내보이면 오브젝트를 내리기 바로 전에 그 루틴이 호출된다. 이 경우에 이 함수들의 기본 버전을 담고 있는 시스템 개시 파일들을 링크하지 않도록 해야 한다. gcc(1)의 명령행 옵션 -nostartfiles를 쓰면 된다.

_init과 _fini를 사용하는 방식은 현재 폐기 예정 상태이며 대신 앞서 언급한 생성자와 소멸자를 써야 한다. 여러 장점이 있으며 무엇보다 초기화 및 마무리 함수를 여러 개 정의할 수 있다.

glibc 2.2.3부터 atexit(3)를 이용해 공유 오브젝트가 내려갈 때 자동으로 호출되는 종료 핸들러를 등록할 수 있다.

이 함수들이 포함된 dlopen API는 SunOS에서 유래한 것이다.

glibc 2.24 현재 dlmopen() 호출 시 RTLD_GLOBAL 플래그를 지정하면 오류가 발생한다. 또한 최초 네임스페이스 아닌 네임스페이스에 적재된 오브젝트에서 dlopen()을 호출하면서 RTLD_GLOBAL을 지정하면 프로그램 크래시(SIGSEGV)가 발생한다.

아래 프로그램은 (glibc) 수학 라이브러리를 적재한 다음 cos(3) 함수 주소를 알아내서 코사인 2.0을 찍는다. 다음은 프로그램 빌드 및 실행 예이다.

$ cc dlopen_demo.c -ldl
$ ./a.out
-0.416147

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>
#include <gnu/lib-names.h>  /* LIBM_SO 정의 ("libm.so.6" 같은 문자열) */
int
main(void)
{
    void *handle;
    double (*cosine)(double);
    char *error;

    handle = dlopen(LIBM_SO, RTLD_LAZY);
    if (!handle) {
        fprintf(stderr, "%s\n", dlerror());
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    dlerror();    /* 이전 오류 지우기 */

    cosine = (double (*)(double)) dlsym(handle, "cos");

    /* ISO C 표준에 따르면 위처럼 함수 포인터와 'void *' 사이에서
       캐스팅을 해서 나오는 결과가 규정돼 있지 않다. POSIX.1-2003 및
       POSIX.1-2008에서는 그 상황을 받아들여서 다음 우회 방법을
       제안했다.

           *(void **) (&cosine) = dlsym(handle, "cos");

       이 (어색한) 캐스팅은 ISO C 표준을 준수하는 것이면서
       컴파일러 경고가 나오지 않게 해 준다.

       POSIX.1-2008의 2013년판 기술 정오표(소위 POSIX.1-2013)에서는
       준수 구현체가 'void *'와 함수 포인터 사이 캐스팅을 지원해야
       한다고 요구하는 것으로 상황을 개선했다. 그럼에도 불구하고
       일부 컴파일러들은 (가령 gcc에 '-pedantic' 옵션을 쓰면)
       이 프로그램에서 쓴 캐스팅에 대해 뭐라 뭐라 할 수도 있다. */

    error = dlerror();
    if (error != NULL) {
        fprintf(stderr, "%s\n", error);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("%f\n", (*cosine)(2.0));
    dlclose(handle);
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

ld(1), ldd(1), pldd(1), dl_iterate_phdr(3),