brucejini

         對(duì)大多數(shù)不從事Linux平臺(tái)C語言開發(fā)的人來說，GNU gcc的一套工具和Linux平臺(tái)的共享庫的使用還是十分陌生的，其實(shí)我也不太熟悉，姑且寫點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)，權(quán)當(dāng)做備忘吧。

一、GNU gcc的編譯工具用法

我們先來寫一個(gè)簡(jiǎn)單的C程序：hello.c

C代碼

#include <stdio.h>
    void print_hello() {
    printf("Hello World\n");
    }
    int main(int argc, char argv[]) {
    print_hello();
    return 0;
    }

定義了一個(gè)print_hello函數(shù)，調(diào)用main函數(shù)打印Hello World。 
如何編譯它呢？ 

C代碼

gcc -o hello -O2 hello.c

-o參數(shù)指定生成的可執(zhí)行程序的文件名， -O2是優(yōu)化級(jí)別。該命令會(huì)編譯生成hello可執(zhí)行程序，看看這個(gè)文件：ls -l hello

C代碼

-rwxr-xr-x  1 robbin users 11939 2008-11-02 13:48 hello

有11KB大小。
看看他鏈接了哪些系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫，用ldd命令：

C代碼

ldd hello  

輸出信息為：

C代碼

libc.so.6 => /lib64/tls/libc.so.6 (0x0000002a9566d000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x0000002a95556000)

libc是C語言標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫，ld是動(dòng)態(tài)鏈接器。
接著我們看看hello這個(gè)程序里面有哪些符號(hào)，用nm命令：

C代碼

nm hello

輸出：

C代碼

00000000005008f8 A __bss_start
000000000040043c t call_gmon_start
......
00000000004004f0 T main
0000000000500658 d p.0
00000000004004e0 T print_hello
U puts@@GLIBC_2.2.5
0000000000400410 T _start

中間省略了一些，不過我們還是可以在符號(hào)表里面找到函數(shù)定義。
hello有11KB，體積偏大，去處符號(hào)表可以給它瘦身，我們用strip命令：

C代碼

strip hello

然后再ls -l hello，輸出為：

C代碼

-rwxr-xr-x  1 webuser users 4464 2008-11-02 13:56 hello

只有4.4KB了，瘦身效果明顯！ 不過這次符號(hào)表再也看不到了，nm hello，輸出為：nm: hello: no symbols。
最后如果我們想從可執(zhí)行程序里面提取出來一點(diǎn)什么文本信息的話，還可以用strings命令：

C代碼

strings hello

輸出信息為：

C代碼

/lib64/ld-linux-x86-64.so.2
SuSE
libc.so.6
puts
__libc_start_main
__gmon_start__
GLIBC_2.2.5
t fff
Hello World

友情提醒一下，如果你用Java寫一個(gè)HelloWorld.java，編譯以后你也可以用strings窺探一番。

二、動(dòng)態(tài)共享庫怎么使用

這次我們把hello.c拆開成為兩個(gè)文件：hello.c和main.c。hello.c的代碼是：

C代碼

#include <stdio.h>
void print_hello() {
printf("Hello World\n");
}

而main.c的代碼是：

C代碼

int main(int argc, char argv[]) {
print_hello();
return 0;
}

hello.c是我們的動(dòng)態(tài)共享庫，在hello.c里面我們聲明和實(shí)現(xiàn)了各種公用的函數(shù)，最后main.c可以去調(diào)用這些公用函數(shù)。首先我們要把hello.c編譯成為動(dòng)態(tài)共享庫：

C代碼

gcc -o libhello.so -O2 -fPIC -shared hello.c 

-fPIC參數(shù)聲明鏈接庫的代碼段是可以共享的，-shared參數(shù)聲明編譯為共享庫。請(qǐng)注意這次我們編譯的共享庫的名字叫做libhello.so，這也是Linux共享庫的一個(gè)命名的慣例了：后綴使用so，而名稱使用libxxxx格式。
然后編譯main.c的時(shí)候，我們需要更多的參數(shù)讓gcc知道如何尋找共享庫：

C代碼

gcc -o main -O2 -L. -lhello main.c 

-L參數(shù)指定到哪個(gè)附加路徑下面去尋找共享庫，現(xiàn)在我們指定在當(dāng)前目錄下面尋找；
-l參數(shù)指定鏈接到哪個(gè)共享庫上面，我們傳的參數(shù)hello，那么gcc就會(huì)自動(dòng)鏈接到libhello.so這個(gè)共享庫上面(注意我們上面說的libXXXX.so命名規(guī)則)；
-I參數(shù)指定到哪個(gè)附加路徑下面去尋找h文件，這個(gè)我們沒有使用。
最后我們成功編譯好了main，執(zhí)行一下，報(bào)錯(cuò)：

引用

./main: error while loading shared libraries: libhello.so: cannot open shared object file: No such file or directory

找不到libhello.so這個(gè)共享庫，怎么回事？這是因?yàn)閘ibhello.so并不在操作系統(tǒng)默認(rèn)的共享庫的路徑下面，我們可以臨時(shí)指定一下鏈接路徑：

C代碼

export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH

這樣就成功了。我們用ldd main看一下：

C代碼

libhello.so => ./libhello.so (0x0000002a9566d000)
libc.so.6 => /lib64/tls/libc.so.6 (0x0000002a9576e000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x0000002a95556000)

這次main程序鏈接到了libhello.so這個(gè)共享庫上面。

三、關(guān)于Linux的動(dòng)態(tài)共享庫的設(shè)置

可執(zhí)行程序找不到要鏈接的動(dòng)態(tài)共享庫，這是Linux上面編譯和運(yùn)行程序很容易碰到的問題，通過上面的小例子，我們已經(jīng)大致了解共享庫的一點(diǎn)基本原理，接下來我們要探討一下怎么設(shè)置程序?qū)ふ覄?dòng)態(tài)共享庫的行為。
Linux操作系統(tǒng)上面的動(dòng)態(tài)共享庫大致分為三類：

1、操作系統(tǒng)級(jí)別的共享庫和基礎(chǔ)的系統(tǒng)工具庫

比方說libc.so, libz.so, libpthread.so等等，這些系統(tǒng)庫會(huì)被放在/lib和/usr/lib目錄下面，如果是64位操作系統(tǒng)，還會(huì)有/lib64和/usr /lib64目錄。如果操作系統(tǒng)帶有圖形界面，那么還會(huì)有/usr/X11R6/lib目錄，如果是64位操作系統(tǒng)，還有/usr/X11R6 /lib64目錄。此外還可能有其他特定Linux版本的系統(tǒng)庫目錄。
這些系統(tǒng)庫文件的完整和版本的正確，確保了Linux上面各種程序能夠正常的運(yùn)行。

2、應(yīng)用程序級(jí)別的系統(tǒng)共享庫

并非操作系統(tǒng)自帶，但是可能被很多應(yīng)用程序所共享的庫，一般會(huì)被放在/usr/local/lib和/usr/local/lib64這兩個(gè)目錄下面。很多你自行編譯安裝的程序都會(huì)在編譯的時(shí)候自動(dòng)把/usr/local/lib加入gcc的-L參數(shù)，而在運(yùn)行的時(shí)候自動(dòng)到/usr/local /lib下面去尋找共享庫。
以上兩類的動(dòng)態(tài)共享庫，應(yīng)用程序會(huì)自動(dòng)尋找到他們，并不需要你額外的設(shè)置和擔(dān)心。這是為什么呢？因?yàn)橐陨线@些目錄默認(rèn)就被加入到動(dòng)態(tài)鏈接程序的搜索路徑里面了。Linux的系統(tǒng)共享庫搜索路徑定義在/etc/ld.so.conf這個(gè)配置文件里面。這個(gè)文件的內(nèi)容格式大致如下：

C代碼

/usr/X11R6/lib64
/usr/X11R6/lib
/usr/local/lib
/lib64
/lib
/usr/lib64
/usr/lib
/usr/local/lib64
/usr/local/ImageMagick/lib

假設(shè)我們自己編譯安裝的ImageMagick圖形庫在/usr/local/ImageMagick目錄下面，并且希望其他應(yīng)用程序都可以使用 ImageMagick的動(dòng)態(tài)共享庫，那么我們只需要把/usr/local/ImageMagick/lib目錄加入/etc/ld.so.conf文件里面，然后執(zhí)行：ldconfig 命令即可。
ldcofig將搜索以上所有的目錄，為共享庫建立一個(gè)緩存文件/etc/ld.so.cache。為了確認(rèn)ldconfig已經(jīng)搜索到ImageMagick的庫，我們可以用上面介紹的strings命令從ld.so.cache里面抽取文本信息來檢查一下：

C代碼

strings /etc/ld.so.cache | grep ImageMagick 

輸出結(jié)果為：

C代碼

/usr/local/ImageMagick/lib/libWand.so.10
/usr/local/ImageMagick/lib/libWand.so
/usr/local/ImageMagick/lib/libMagick.so.10
/usr/local/ImageMagick/lib/libMagick.so
/usr/local/ImageMagick/lib/libMagick++.so.10
/usr/local/ImageMagick/lib/libMagick++.so

已經(jīng)成功了！

3、應(yīng)用程序獨(dú)享的動(dòng)態(tài)共享庫

有很多共享庫只被特定的應(yīng)用程序使用，那么就沒有必要加入系統(tǒng)庫路徑，以免應(yīng)用程序的共享庫之間發(fā)生版本沖突。因此Linux還可以通過設(shè)置環(huán)境變量LD_LIBRARY_PATH來臨時(shí)指定應(yīng)用程序的共享庫搜索路徑，就像我們上面舉的那個(gè)例子一樣，我們可以在應(yīng)用程序的啟動(dòng)腳本里面預(yù)先設(shè)置 LD_LIBRARY_PATH，指定本應(yīng)用程序附加的共享庫搜索路徑，從而讓應(yīng)用程序找到它。