-fpic的全面解析

一、-fpic是什麼

-fpic是GCC的一個編譯選項，全稱是position-independent code，即生成位置無關代碼。該選項會使得編譯器生成不依賴於特定內存地址的可執行文件，使得程序可以在不同的內存位置上執行。

二、-fpic與-fPIC有何區別

與-fPIC相比，-fpic只要求動態庫代碼段內部的相對指針是位置無關的，而不需要整個數據段都是位置無關的。而-fPIC則要求整個數據段都是位置無關的。因此，編譯使用-fpic選項生成代碼比使用-fPIC選項生成代碼的性能稍低，因為-fpic生成的代碼中需要使用runtime重定位，而-fPIC則在鏈接時進行重定位。

三、如何使用-fpic

在Linux下，使用-fpic選項來編譯動態鏈接庫並不困難。如下所示：

    
        gcc -shared -fPIC -o libfoo.so foo.c
    

在上面的代碼中，參數-shared表示編譯為動態鏈接庫，-o用來指定生成文件的文件名，libfoo.so即生成的動態鏈接庫的文件名；foo.c則是需要編譯的源代碼文件。

四、-fpic常見的應用場景

1、動態鏈接庫編譯

-fpic選項是動態鏈接庫編譯的必備條件，因為生成的動態鏈接庫需要在各種環境下載入，可能使用不同的地址空間。如果動態庫的代碼不是位置無關的，那麼在不同的進程中，它將會被分配到不同的地址。

2、使用dlopen函數動態載入代碼

dlopen函數是動態載入代碼的常用方式，該函數載入動態鏈接庫並返回一個函數句柄，然後可以使用這個函數句柄調用動態庫中的函數。在使用dlopen時，如果沒有使用-fpic編譯動態庫，會導致動態庫不能被載入的問題。

3、實現遠程過程調用(RPC)

在使用RPC時，客戶端和伺服器通常運行在不同的機器上。如果使用-fpic選項編譯，就能夠保證代碼段位置無關，從而實現代碼在不同的機器上的運行。

五、實例代碼

預先定義動態鏈接庫test.c代碼如下：

    
        #include 
        int add(int a, int b)
        {
            return a+b;
        }
        int sub(int a, int b)
        {
            return a-b;
        }
    

編譯動態鏈接庫步驟：

    
        gcc -shared -fPIC -o libtest.so test.c
    

動態鏈接庫生成的代碼可以使用以下命令進行查看：

    
        objdump -d -M intel libtest.so
    

你可以使用以下代碼在代碼中使用動態鏈接庫中的函數：

    
        #include 
        #include 
        int main()
        {
            void *handle = dlopen("./libtest.so", RTLD_LAZY);
            if(!handle) 
            {
                printf("Failed to load dynamic library error:%s\n", dlerror());
                return -1;
            }
            
            typedef int(*addfun)(int, int);
            addfun addfunc = (addfun)dlsym(handle, "add");
            if(!addfunc)
            {
                printf("Failed to find add function error:%s\n", dlerror());
                return -1;
            }
            printf("1+2=%d\n", addfunc(1, 2));
            dlclose(handle);
            return 0;
        }
    

上面的代碼中，dlopen函數動態載入了libtest.so動態鏈接庫，並返回一個句柄。dlsym函數通過句柄查找add函數，並將其函數指針賦值給addfunc。然後我們使用addfunc調用add函數來計算1+2。最後使用dlclose函數關閉動態鏈接庫。

六、小結

-fpic選項是生成位置無關代碼和動態鏈接庫的必要條件。因為在動態鏈接過程中，代碼段會被載入到不同的內存地址，而位置無關代碼就是為此而設計的，它可以被載入到任意的內存地址上執行，從而增加了代碼的可移植性。通過本文的闡述，你已經了解了-fpic選項的含義、應用場景及生成代碼的常規流程。如果你希望生成的動態鏈接庫在不同平台上都能正常運行，就必須使用-fpic選項進行編譯。