Goメモ-630 (cgoメモ-33)(LD_PRELOAD を利用したモック)

clib/: 元となるCの共有ライブラリ (libclib.so) です。c_func という関数を定義しており、これは引数の和を返します。
capp/: clib の c_func を呼び出すCアプリケーションです。
cgo/: clib と同じ c_func という名前の関数をGoで実装した共有ライブラリです。こちらは引数の積を返します。LD_PRELOAD によって差し込まれるモックとして機能します。

clib/clib.c

#include <stdio.h>

int c_func(int x, int y) {
    return x + y;
}

cgo/main.go

package main

/*
#cgo CFLAGS: -g3 -O0 -Wall -Wextra

#include <stdio.h>
*/
import "C"

//export c_func
func c_func(x, y C.int) C.int {
    return x * y
}

func main() {}

capp/capp.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

extern int c_func(int x, int y);

int main(void) {
    int x = 10;
    int y = 20;
    int z = c_func(x, y);
    
    printf("c_func: %d\n", z);

    return EXIT_SUCCESS;
}

Taskfile.yml

# https://taskfile.dev

version: '3'

vars:
  LIB: clib
  APP: capp

tasks:
  default:
    cmds:
      - task: build-clib
      - task: build-cgo
      - task: build-capp
      - task: run
  build-clib:
    dir: ./{{.LIB}}
    cmds:
      - gcc -g3 -O0 -Wall -Wextra -shared -fPIC -o lib{{.LIB}}.so {{.LIB}}.c
  build-cgo:
    dir: cgo
    cmds:
      - go build -buildmode=c-shared -o lib{{.LIB}}.so main.go
  build-capp:
    dir: ./{{.APP}}
    cmds:
      - gcc -g3 -O0 -Wall -Wextra -I. -L../clib -o {{.APP}} {{.APP}}.c -l{{.LIB}}
  run:
    dir: ./{{.APP}}
    cmds:
      - echo -n '[1][NO   LD_PRELOAD] ' && ./{{.APP}}
      - echo -n '[2][WITH LD_PRELOAD] ' && LD_PRELOAD=../cgo/lib{{.LIB}}.so ./{{.APP}}
    env:
      LD_LIBRARY_PATH: ../clib

実行

$ task
task: [build-clib] gcc -g3 -O0 -Wall -Wextra -shared -fPIC -o libclib.so clib.c
task: [build-cgo] go build -buildmode=c-shared -o libclib.so main.go
task: [build-capp] gcc -g3 -O0 -Wall -Wextra -I. -L../clib -o capp capp.c -lclib
task: [run] echo -n '[1][NO   LD_PRELOAD] ' && ./capp
[1][NO   LD_PRELOAD] c_func: 30
task: [run] echo -n '[2][WITH LD_PRELOAD] ' && LD_PRELOAD=../cgo/libclib.so ./capp
[2][WITH LD_PRELOAD] c_func: 200

実行時にLD_PRELOADでcgo側の共有ライブラリを指定しているので、そっちが実行されていますね。

以下のような動きとなります。

通常、capp を実行すると、動的リンカは capp が依存する libclib.so (オリジナルの clib ディレクトリにあるライブラリ) を読み込み、c_func を呼び出すと加算 (10 + 20) が実行されます。
一方、LD_PRELOAD に cgo でビルドした共有ライブラリ (cgo/libclib.so) のパスを指定して capp を実行すると、動的リンカは指定されたライブラリを最優先で読み込みます。
capp が c_func を呼び出すと、シンボルが衝突するため、先に読み込まれた cgo ライブラリの c_func が解決されます。結果として、Goで実装された乗算 (10 * 20) が実行されます。