CMake中INSTALL_RPATH与BUILD_RPATH问

2022-10-29 本文已影响0人生活简单些

1. RPATH和RUNPATH区别

RPATH和RUNPATH都可以用来在运行时搜索动态库，下面用一个简单的例子说明二者的区别。
example：一个小工程中，有1个头文件和3个源文件。

头文件sub.h中的内容如下：

#ifndef TESTRPATH_SUB_H
#define TESTRPATH_SUB_H

void f1(void);
void f2(void);
#endif

源文件a.c中的内容如下：

#include "sub.h"
void f1(void) {
}

源文件b.c中的内容如下：

#include "sub.h"
void f2(void) {
    f1();
}

源文件main.c中的内容如下:

#include "sub.h"
int main(void) {
    f2();
}

测试：

在Ubuntu16.04 + gcc5.4中编译，命令及结果如下：

madengyun@intellif-B250-HD3:~/TestRpath$ gcc a.c -fPIC -shared -o liba.so
madengyun@intellif-B250-HD3:~/TestRpath$ gcc b.c -fPIC -shared -L$PWD -la -o libb.so
madengyun@intellif-B250-HD3:~/TestRpath$ gcc main.c -L$PWD -Wl,-rpath,$PWD -lb
madengyun@intellif-B250-HD3:~/TestRpath$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffe00568000)
    libb.so => /home/madengyun/TestRpath/libb.so (0x00007f8baa94c000)
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f8baa582000)
    liba.so => /home/madengyun/TestRpath/liba.so (0x00007f8baa380000)

在Ubuntu18.10 + gcc5.4中编译，命令及结果如下：

mdy@mdy-pc:~/TestRpath$ gcc a.c -fPIC -shared -o liba.so
mdy@mdy-pc:~/TestRpath$ gcc b.c -fPIC -shared -L$PWD -la -o libb.so
mdy@mdy-pc:~/TestRpath$ gcc main.c -L$PWD -Wl,-rpath,$PWD -lb
mdy@mdy-pc:~/TestRpath$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 (0x00007fff635a1000)
    libb.so => /home/mdy/TestRpath/libb.so (0x00007f59d326f000)
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f59d2e7e000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f59d3673000)
    liba.so => not found

在Ubuntu18.10中编译生成的app，ldd显示找不到liba.so。
但其实liba.so和libb.so在同一目录下，ldd可以找到libb.so，却找不到liba.so。

用readelf -d分析两种环境下生成的app:
可以看出Ubuntu16.10中生成的是RPATH，而Ubuntu18.10中生成的是RUNPATH。

775086963e9c41b7a708069114887c7c.png

简单地说，在搜索app的间接依赖库时，RPATH起作用，但RUNPATH不起作用。
在使用RUNPATH的情况下，很可能还要再配合LD_LIBRARY_PATH一块使用。

所以：最好使用RPATH，这样就不用依赖LD_LIBRARY_PATH了
但是，如何控制生成RPATH还是RUNPATH？

链接时使用–enable-new-dtags可以固定生成RUNPATH，使用–disable-new-dtags可以固定生成RPATH。

set_target_properties(XXX  LINK_FLAGS "-Wl,--disable-new-dtags")

2. CMake build之后消除RPATH

CMake对于RPATH的管理也非常人性化:

官方说法是当动态库的编译也和执行档在同级目录下的时候，CMake会自动给执行档加入适当的RPATH
具体可以通过readelf -d executable来查看相关的RPATH路径(target_add_library就会增加RPATH到TARGET上)。
所以有的时候用QMake编译之后还得手动加一把LD_LIBRARY_PATH，而用CMake编译之后，直接执行执行档就可以了。

CMake搜索库的顺序如下:

RPATH: 写在elf文件中
LD_LIBRARY_PATH：环境变量
RUNPATH：写在elf文件中
ldconfig的缓存：配置/etc/ld.conf*可改变
默认的/lib, /usr/lib

CMake在默认情况下是会给你的exe加入相关RPATH的，这个时候可能会有不想要相关RPATH的需求，仔细查阅寻找之后发现，CMake里面维护了3个比较重要的RPATH变量，即：

CMAKE_SKIP_RPATH
CMAKE_SKIP_BUILD_RPATH
CMKAE_INSTALL_RPATH

set(CMAKE_SKIP_RPATH TRUE)
set(CMAKE_SKIP_BUILD_RPATH TRUE)
set(CMAKE_SKIP_INSTALL_RPATH TRUE)

构建期间和安装期间不允许CMake给你加入相关RPATH, 想要追加RPATH, 只需要对这三个变量设置成FALSE。不过，默认CMake在帮你编译之后，如果你使用了相关动态库，它会在相应的exec文件中增加你相关生成动态库的路径，这样当你每次去执行的时候你不需要每次都LD_LIBRARY_PATH就可以正常运行。

可以看到，当前myexe中的RPATH字段有一个Library rpath,其中指定了你生成相应动态库target的目标路径
readelf -d myexe

或者
来查看当前executable已经寻找到了哪些动态库。
ldd -r myexe

因为目前的RPATH都是写的绝对路径
所以移动相关shared_lib库的路径，这个时候你再去运行myexe,你就会发现它已经找不到相关的动态库了。

2.1 make install下CMake是如何处理RPATH的？

CMake为了方便用户的安装，默认在make install之后会自动remove删除掉相关的RPATH，这个时候你再去查看exe的RPATH，已经发现没有这个字段了。
因此，当每次make install之后，我们进入到安装路径下执行相关exe的时候，就会发现此时的exe已经找不到相关的库路径了，因为它的RPATH已经被CMake给去除了。

2.2 如何让CMake能够在install的过程中写入相关RPATH，并且该RPATH不能使当初build的时候的RPATH呢？

答案就是CMAKE_INSTALL_RPATH这个全局变量和INSTALL_RPATH这个target属性。
CMake在安装的过程会有一个和configure一样的安装路径，CMAKE_INSTALL_PREFIX（configure下是–prefix,当然也可以用shell下的全局变量DESTDIR）；
这个时候它会把你的安装文件安装到你prefix下的相对路径下，因此当我们希望在make install的时候，比如当前的share_lib在lib目录下，我们希望安装之后的RPATH可以自动找到它，我们就可以这么写:

set(CMAKE_INSTALL_RPATH ${CMAKE_INSTALL_PREFIX}/lib)

# 需要注意的是，这个变量是全局变量，意味着你所有的target的RPATH都会在install的时候被写成这个(包括myexe和不需要RPATH的share_lib)
set_target_properties(${PROJECT_NAME} PROPERTIES 
      INSTALL_RPATH "${CMAKE_INSTALL_PREFIX}/lib" 
      LINK_FLAGS "-Wl,--disable-new-dtags")

这样就可以保证只针对当前的target进行make install的时候RPATH的写入了

2.3 如何让RPATH寻找相对路径

set_target_properties(${PROJECT_NAME} PROPERTIES 
    INSTALL_RPATH "$ORIGIN/../lib" 
    LINK_FLAGS "-Wl,--disable-new-dtags")

在GCC中有个变量可以获得程序当前路径，即：$ORIGIN
当希望使用相对位置寻找.so文件，就需要利用$ORIGIN设置RPATH

set_target_properties(${PROJECT_NAME} PROPERTIES 
    INSTALL_RPATH "$ORIGIN/../lib;/other/lib/path" 
    LINK_FLAGS "-Wl,--disable-new-dtags")

多个路径之间使用冒号“:”隔开