使用共享库会导致拥有一个全局变量实例吗？

Question

假设我们有一个程序（可执行）prog 链接到 libA 和 libB。 libA 和 libB 又链接到 libX，其中包含一个全局变量。

在下列情况下，全局变量会在prog进程中有一个实例，还是两个不同的实例？

1. prog 链接到 libA 和 libB 是动态的，但是这两个链接到 libX 是静态的。 （我假设有两种情况？）
2. prog 链接到 libA 和 libB 是动态的，并且这两个链接到 libX 是动态的。 （我假设一个例子？）
3. prog 链接到 libA 和 libB 是静态链接，并且这两个链接到 libX 静态链接。 （我再假设一个例子？）

另外：

• 如果将全局声明为static（翻译单元的本地），是否会有所不同？在我的用例中，它是。
• 这些问题的答案是否因操作系统而异？ （macOS、Linux、Windows）
• 您能否推荐一些阅读材料来解释我自己回答类似问题所需的基本知识？

Answer 1

prog 链接到 libA 和 libB 是动态的，但是这两个链接到 libX 是静态的。 （我假设有两个例子？）

在这种情况下，答案取决于从libA.so 和libB.so导出的符号。

如果变量（我们称之为glob）具有静态链接，那么它不会被导出，您将拥有两个单独的实例。

同样，如果变量没有静态链接，但 libX 使用例如编译-fvisibility-hidden，或者如果 libA.so 或 libB.so 与阻止导出 glob 的链接器脚本链接，您将拥有两个单独的实例。

但是，如果变量具有全局链接并且其可见性不受上述机制之一的限制，那么（默认情况下）它将从 libA.so 和 libB.so 导出，在这种情况下，所有对该变量将绑定到首先加载的任何库。

更新：

内存中是否有该变量的两个实例，但只有第一个可访问，或者链接器根本不会为第二个变量保留任何空间？

内存中会有两个实例。

当链接器构建libA.so 或libB.so 时，它不知道存在哪些其他库，因此它必须在可读可写段（@ 987654333@ 和 .bss 部分通常放在相应的库中。

在运行时，加载器mmaps 整个段，因此不可能不为每个库中的变量保留内存空间。

但是当代码在运行时引用变量时，加载器会将所有此类引用解析为它遇到的第一个符号。

注意：以上是 ELF 系统上的 默认 行为。 Windows DLL 的行为不同，使用-Bsymbolic 链接库也可能会改变符号解析的结果。

prog 链接到 libA 和 libB 是动态的，并且这两个链接到 libX 动态。 （我假设一个实例？）

正确。

prog 正在链接到 libA，而 libB 是静态的，并且它们都静态链接到 libX。 （我再假设一个实例？）

这是一个不可能的场景：您不能将 libA.a 与 libX.a 关联起来。

但是当链接prog 与libA.a、libB.a 和libX.a 时，是的：你最终会得到一个glob 的实例。

Answer 2

C 没有全局命名空间。它具有文件范围（和其他）和外部链接（内部链接和无链接）。在所描述的情况下，使用普通链接方法，libX 中定义的静态对象将在程序中拥有一个实例，无论它的链接是内部的（用static 声明的）还是外部的（没有）。