CFFI动态链接深度解析：理解与解决C级符号依赖问题

from cffi import FFI
from pathlib import Path

# 定义 foo_a 库的 C 源文件和头文件
Path('foo_a.h').write_text("""\
int bar(int x);
""")
Path('foo_a.c').write_text("""\
#include "foo_a.h"
int bar(int x) {
  return x + 69;
}
""")

# 定义 foo_b 库的 C 源文件和头文件，它依赖于 foo_a 中的 bar 函数
Path('foo_b.h').write_text("""\
int baz(int x);
""")
Path('foo_b.c').write_text("""\
#include "foo_a.h" // 包含 foo_a 的头文件以声明 bar
#include "foo_b.h"
int baz(int x) {
  return bar(x * 100); // 直接调用 bar 函数
}
""")

# 为 foo_a 创建 CFFI 构建器
ffi_a = FFI()
ffi_a.cdef('int bar(int x);')
ffi_a.set_source('ffi_foo_a', '#include "foo_a.h"', sources=['foo_a.c'])
ffi_a.compile()

# 为 foo_b 创建 CFFI 构建器
ffi_b = FFI()
ffi_b.cdef('int baz(int x);')
ffi_b.include(ffi_a) # 尝试通过 include 解决依赖
ffi_b.set_source('ffi_foo_b', '#include "foo_b.h"', sources=['foo_b.c'])
ffi_b.compile()

# 导入并测试 ffi_foo_a
import ffi_foo_a
if ffi_foo_a.lib.bar(1) == 70: print('foo_a OK')
else: raise AssertionError('foo_a ERR')

# 导入 ffi_foo_b，此处通常会因找不到符号 'bar' 而崩溃
import ffi_foo_b
if ffi_foo_b.lib.baz(420) == 42069: print('foo_b OK')
else: raise AssertionError('foo_b ERR')

# ... (foo_a.h, foo_a.c, foo_b.h, foo_b.c 的文件写入部分不变) ...

# 创建一个单一的 FFI 实例
ffi_combined = FFI()

# 定义所有需要的 C 函数声明
ffi_combined.cdef("""
int bar(int x);
int baz(int x);
""")

# 将所有 C 源文件和头文件包含进来
ffi_combined.set_source(
    'ffi_combined_lib',
    '#include "foo_a.h"\n#include "foo_b.h"',
    sources=['foo_a.c', 'foo_b.c']
)
ffi_combined.compile()

import ffi_combined_lib
if ffi_combined_lib.lib.bar(1) == 70: print('combined bar OK')
if ffi_combined_lib.lib.baz(420) == 42069: print('combined baz OK')

# ... (foo_a.h, foo_b.h 文件写入部分不变) ...

# 假设 foo_a.so 和 foo_b.so 已经通过 C 编译器生成并位于当前目录
# 例如，通过 Makefile 或 shell 命令：
# gcc -shared -fPIC foo_a.c -o foo_a.so
# gcc -shared -fPIC foo_b.c -o foo_b.so -L. -lfoo_a

ffi_a = FFI()
ffi_a.cdef('int bar(int x);')
ffi_a.dlopen('./foo_a.so') # 直接加载预编译的共享库

ffi_b = FFI()
ffi_b.cdef('int baz(int x);')
ffi_b.include(ffi_a) # 此时 include 作用于 CFFI 声明层面
ffi_b.dlopen('./foo_b.so') # 直接加载预编译的共享库

# 注意：这里不再需要 ffi.set_source 和 ffi.compile，因为库已经编译好了。
# 如果仍然使用 set_source/compile，需要确保在 set_source 中添加链接选项。
# 例如：
# ffi_b.set_source('ffi_foo_b_wrapper', '#include "foo_b.h"', sources=['foo_b.c'], libraries=['foo_a'], library_dirs=['.'])
# ffi_b.compile()

# 导入并测试
import ffi_foo_a_wrapper # 假设这是 ffi_a.dlopen 后的一个模块名，或者直接通过 ffi_a.lib 访问
import ffi_foo_b_wrapper # 同上

# 实际操作中，dlopen 返回的是 lib 对象，不是一个模块
lib_a = ffi_a.dlopen('./foo_a.so')
lib_b = ffi_b.dlopen('./foo_b.so')

if lib_a.bar(1) == 70: print('foo_a OK (dlopen)')
if lib_b.baz(420) == 42069: print('foo_b OK (dlopen)')

# ... (foo_a.h, foo_a.c, foo_b.h, foo_b.c 文件写入部分不变) ...

ffi_a = FFI()
ffi_a.cdef('int bar(int x);')
ffi_a.set_source('ffi_foo_a', '#include "foo_a.h"', sources=['foo_a.c'])
ffi_a.compile()

ffi_b = FFI()
ffi_b.cdef('int baz(int x);')
ffi_b.include(ffi_a) # 仍然可以 include，用于合并 Python 层的 CFFI 声明

# 在 set_source 中添加链接选项，将 ffi_foo_a 编译生成的库链接进来
# CFFI 会自动处理 ffi_foo_a 编译出的 .so/.dll/.pyd 文件名
ffi_b.set_source(
    'ffi_foo_b',
    '#include "foo_b.h"',
    sources=['foo_b.c'],
    libraries=['ffi_foo_a'], # 链接到 ffi_foo_a 生成的库
    library_dirs=['.'] # 假设 ffi_foo_a 的库在当前目录
)
ffi_b.compile()

import ffi_foo_a
if ffi_foo_a.lib.bar(1) == 70: print('foo_a OK')

import ffi_foo_b
if ffi_foo_b.lib.baz(420) == 42069: print('foo_b OK')

# ... (foo_a.h, foo_a.c, foo_b.h 文件写入部分不变) ...

# 修改 foo_b.c，使用函数指针
Path('foo_b.c').write_text("""\
#include "foo_b.h"
static int (*_glob_bar)(int);  // 声明一个全局函数指针
int baz(int x) {
  return _glob_bar(x * 100); // 通过函数指针调用
}
""")

# 为 foo_a 创建 CFFI 构建器
ffi_a = FFI()
ffi_a.cdef('int bar(int x);')
ffi_a.set_source('ffi_foo_a', '#include "foo_a.h"', sources=['foo_a.c'])
ffi_a.compile()

# 为 foo_b 创建 CFFI 构建器
ffi_b = FFI()
ffi_b.cdef("""
    int (*_glob_bar)(int); // 声明全局函数指针
    int baz(int x);
""")
ffi_b.set_source('ffi_foo_b', '#include "foo_b.h"', sources=['foo_b.c'])
ffi_b.compile()

import ffi_foo_a
if ffi_foo_a.lib.bar(1) == 70: print('foo_a OK')

import ffi_foo_b
# 在导入 ffi_foo_b 后，初始化全局函数指针
ffi_foo_b.lib._glob_bar = ffi_foo_a.ffi.addressof(ffi_foo_a.lib, "bar")

if ffi_foo_b.lib.baz(420) == 42069: print('foo_b OK')