デフォルトのシンボル検索モデル

基本的な dlopen(3C) によって追加された各オブジェクトでは、実行時リンカーは、最初に動的実行可能ファイル内でシンボルを検索します。次に実行時リンカーは、プロセスの初期設定中に提供されたそれぞれのオブジェクト内を検索します。シンボルが見つからない場合、実行時リンカーは検索を続けます。実行時リンカーは次に dlopen(3C) によって取得されたオブジェクトおよびそのオブジェクトと依存関係にあるオブジェクトを検索します。

デフォルトのシンボル検索モデルは、遅延読み込み環境の遷移も行います。現在読み込まれているオブジェクト内でシンボルが見つからない場合は、そのシンボルを特定するために、保留となっている遅延読み込みオブジェクトが処理されます。この読み込みによって、依存関係を完全には定義していないオブジェクトを補います。ただし、これにより遅延読み込みの利点が失われることがあります。

次の例の動的実行可能プログラム prog と共有オブジェクト B.so.1 には、依存関係が付いています。

$ ldd prog
        A.so.1 =>        ./A.so.1
$ ldd B.so.1
        C.so.1 =>        ./C.so.1

prog が、dlopen(3C) を使用して共有オブジェクト B.so.1 を入手した場合、共有オブジェクト B.so.1 と C.so.1 の再配置に必要なシンボルが、最初に prog 内で検索され、A.so.1、B.so.1、C.so.1 の順に検索されます。このような単純なケースでは、dlopen(3C) によって入手された共有オブジェクトは、アプリケーションの元のリンク編集の末尾に追加されたと考えます。たとえば、上記のオブジェクトの参照を図示すると、次のようになります。

図 3–1 単一の dlopen() 要求

dlopen(3C) から入手されたオブジェクトによって要求されたシンボル検索は、影付きのブロックで示しています。このシンボル検索は、動的実行プログラム prog から、最後の共有オブジェクト C.so.1 へと進みます。

このシンボル検索は、読み込まれたオブジェクトに割り当てられた属性によって確立されます。動的実行可能ファイルとそれと同時に読み込まれたすべての依存関係には、大域シンボル可視性が割り当てられ、新しいオブジェクトにはワールドシンボルの検索範囲が割り当てられることを思い出してください。これによって、新しいオブジェクトは元のオブジェクト内を調べてシンボルを検索できます。また、新しいオブジェクトは、固有のグループを形成し、このグループ内では、各オブジェクトは局所シンボル可視性を持ちます。そのため、グループ内の各オブジェクトは、ほかのグループメンバー内でシンボルを検索できます。

これらの新しいオブジェクトは、アプリケーションまたはアプリケーションの最初の依存関係によって要求される、通常のシンボル検索には影響を与えません。たとえば、上記の dlopen(3C) が実行された後で、A.so.1 に関数再配置が必要な場合、実行時リンカーの再配置シンボルの通常の検索は、順に prog と A.so.1 で実施されます。B.so.1 または C.so.1 は検索されません。

このシンボル検索は、読み込まれたときにオブジェクトに割り当てられた属性によって実行されます。ワールドシンボルの検索範囲が、動的実行可能プログラムとこれとともに読み込まれた依存関係に割り当てられます。この検索範囲では、局所シンボル可視性だけを提供する新しいオブジェクト内を検索できません。

これらのシンボル検索とシンボル可視性の属性は、オブジェクト間の関係を保持します。これらの関係は、そのプロセスのアドレススペースへの投入とオブジェクト間の依存の関係に基づいています。指定された dlopen(3C) に関連したオブジェクトを固有のグループに割り当てることにより、同じ dlopen(3C) と関連したオブジェクトだけが、グループ内のシンボルと、関連する依存関係の中の検索ができます。

このオブジェクト間の関係を定義するという概念は、複数の dlopen(3C) を実行するアプリケーション内では、より明確になります。たとえば、共有オブジェクト D.so.1 に次の依存関係があるとします。

$ ldd D.so.1
        E.so.1 =>         ./E.so.1

このとき、prog アプリケーションが、共有オブジェクト B.so.1 に加えてこの共有オブジェクトも dlopen(3C) を使って読み込んだとします。次の図は、オブジェクト間のシンボル検索の関係を示しています。

図 3–2 複数の dlopen() 要求

B.so.1 と D.so.1 の両方にシンボル foo の定義が組み込まれ、C.so.1 と E.so.1 にこのシンボルを必要とする再配置が組み込まれているとします。固有のグループに対するオブジェクトの関係によって、C.so.1 は B.so.1 の定義に結合され、E.so.1 は D.so.1 の定義に結合されます。このメカニズムは、dlopen(3C) への複数の呼び出しにより入手されたオブジェクトのもっとも直感的な結合を提供するためのものです。

オブジェクトが、前述した処理の進行の中で使用される場合、それぞれの dlopen(3C) が実施された順序は、結果として発生するシンボル結合には影響しません。ただし、複数のオブジェクトに共通の依存関係がある場合は、結果の結び付きは、dlopen(3C) 呼び出しが実行された順序の影響を受けます。

次に、同じ共通依存関係を持つ共有オブジェクト O.so.1 と P.so.1 の例を示します。

$ ldd O.so.1
        Z.so.1 =>        ./Z.so.1
$ ldd P.so.1
        Z.so.1 =>        ./Z.so.1

この例では、prog アプリケーションは、各共有オブジェクトに dlopen(3C) を使用しています。共有オブジェクト Z.so.1 が、O.so.1 と P.so.1 両方の共通依存関係であるため、Z.so.1 は 2 つの dlopen(3C) 呼び出しに関連する両方のグループに割り当てられます。この依存関係を次の図に示します。

図 3–3 共通依存関係を伴う複数の dlopen() 要求

この結果、O.so.1 と P.so.1 の両方がシンボルの検索に Z.so.1 を使用できます。ここで重要なのは、dlopen(3C)の順序に限って言えば、Z.so.1 も O.so.1 と P.so.1 の両方の中でシンボルを検索できることです。

そのため、O.so.1 と P.so.1 の両方に、Z.so.1 の再配置に必要なシンボル foo の定義が組み込まれている場合、実際に発生する結び付きを予期することはできません。それは、この結び付きが dlopen(3C) 呼び出しの順序の影響を受けるからです。シンボル foo の機能が、シンボルが定義されている 2 つの共有オブジェクト間で異なる場合、Z.so.1 でコードを実行したすべての結果は、アプリケーションの dlopen(3C) の順序によって異なる可能性があります。