看到 C/C++初學者 FB 社團的 發問，
情境是沒有 header file 下要如何使用 .so 編譯 C++ 的程式。
因為沒有後續，所以也不確定是否解決，不過最後的回答的確是突破口。

我之前有記錄過 “ 107.08.25 C 語言 static 和 shared 函式庫” 不過是純 C 不適用此問題。以下為此問題的解決過程記錄。

TL;DR

C++ (g++) 可行版本

問題定義

手邊有 libabc.so, libabc.a，沒有 *.h, *.c

這邊就使用 libabc.so 為主要問題 (因為解決後，libabc.a 可用相同步驟解決)

libabc.so 中有 xyz() 可供呼叫

為了重現問題以下為 libabc 的測試程式 (因為問題中提到用 gcc 與 c 是可以使用，代表該函式庫有使用 extern "C" {...}):

• abc.cpp:

  #include <iostream>
  extern "C" {
      void xyz() { std::cout << "xyz" << std::endl; }
  }
  

• 產生 libabc.so:

  $ g++ -c -fPIC -o libabc.o abc.cpp
  $ g++ -shared -o libabc.so libabc.o && rm libabc.o
  

C (gcc) 可行版本

• test0.c

  #include <stdio.h>
  extern void xyz();
  int main(int argc, char *argv[]) {
      xyz();
      return 0;
  }
  

• 編譯並執行

  $ gcc -o test test0.c -L. -labc -Wl,-rpath=.
  $ ./test
  xyz
  

C++ (g++) 無法鏈結版本

• test1.cpp

  #include <iostream>
  extern void xyz();
  int main(int argc, char *argv[]) {
      xyz();
      return 0;
  }
  

• 編譯

  $ g++ -o test test1.cpp -L. -labc -Wl,-rpath=.
  /tmp/ccL0SPL8.o: In function `main':
  t1.cpp:(.text+0x10): undefined reference to `xyz()'
  collect2: error: ld returned 1 exit status
  

• 找出問題: 可以看到需要 _Z3xyzv 這個 symbol 但是在 linker 鏈結時找不到，因為 libabc 所提供的 xyz() 有定義 extern "C" {...} 所以其 symbol 是 xyz。

  $ g++ -c test1.cpp
  $ nm test1.o
                   U _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
  0000000000000064 t _GLOBAL__sub_I_main
                   U _Z3xyzv
  000000000000001b t _Z41__static_initialization_and_destruction_0ii
                   U _ZNSt8ios_base4InitC1Ev
                   U _ZNSt8ios_base4InitD1Ev
  0000000000000000 r _ZStL19piecewise_construct
  0000000000000000 b _ZStL8__ioinit
                   U __cxa_atexit
                   U __dso_handle
  0000000000000000 T main
  

C++ (g++) 可行版本

• test2.cpp

  #include <stdio.h>
  extern "C" void xyz();
  int main(int argc, char *argv[]) {
      xyz();
      return 0;
  }
  

• 編譯並執行

  $ gcc -o test test2.cpp -L. -labc -Wl,-rpath=.
  $ ./test
  xyz
  

• 確認

  $ g++ -c t1.cpp
  $ nm t1.o
                   U _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
  0000000000000064 t _GLOBAL__sub_I_main
  000000000000001b t _Z41__static_initialization_and_destruction_0ii
                   U _ZNSt8ios_base4InitC1Ev
                   U _ZNSt8ios_base4InitD1Ev
  0000000000000000 r _ZStL19piecewise_construct
  0000000000000000 b _ZStL8__ioinit
                   U __cxa_atexit
                   U __dso_handle
  0000000000000000 T main
                   U xyz
  

C++ (g++) dlopen 噁心可行版本

原先我覺得沒有 header file (*.h) 應該無法做到，所以就先繞了遠路用 dlopen ¹ 解決，後來才想到可以先用 extern 宣告尚未定義的函式。需要注意的是 dlopen 可能會影響效能。

• test3.cpp

  #include <dlfcn.h>
  #include <iostream>
  
  using func_t = void (*)();
  
  int main(int argc, char *argv[]) {
  
      const char *error;
      auto lib = dlopen("libabc.so", RTLD_LAZY | RTLD_GLOBAL);
      if ((error = dlerror()) != NULL) {
          std::cerr << error;
          exit(EXIT_FAILURE);
      }
  
      func_t xyz = (func_t)dlsym(lib, "xyz");
      if ((error = dlerror()) != NULL) {
          std::cerr << error;
          exit(EXIT_FAILURE);
      }
      xyz();
      return EXIT_SUCCESS;
  }
  

• 編譯並執行

  $ g++ -o test test3.cpp -ldl -Wl,-rpath=.
  $ ./test
  xyz
  

References

• 107.08.25 C 語言 static 和 shared 函式庫
• How can I use some C library (.so) in my C code?
• How to create shared library (.SO) in C++ (G++)?
• How C++ Works: Understanding Compilation