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LINUX系統中動態鏈接庫的創建與使用

大家都知道，在 WINDOWS系統中有很多的動態鏈接庫(以.DLL為后綴的文件，DLL即Dynamic Link Library)。這種動態鏈接庫，和靜態函數庫不同，它里面的函數并不是執行程序本身的一部分，而是根據執行程序需要按需裝入，同時其執行代碼可在多個執行程序間共享，節省了空間，提高了效率，具備很高的靈活性，得到越來越多程序員和用戶的青睞。那么，在LINUX系統中有無這樣的函數庫呢？

答案是肯定的，LINUX的動態鏈接庫不僅有，而且為數不少。在/lib目錄下，就有許多以.so作后綴的文件，這就是LINUX系統應用的動態鏈接庫，只不過與WINDOWS叫法不同，它叫so，即Shared Object，共享對象。(在LINUX下，靜態函數庫是以.a作后綴的) X-WINDOW作為LINUX下的標準圖形窗口界面，它本身就采用了很多的動態鏈接庫(在/usr/X11R6/lib目錄下)，以方便程序間的共享，節省占用空間。著名的APACHE網頁服務器，也采用了動態鏈接庫，以便擴充程序功能。你只需將PHP動態鏈接庫拷到其共享目錄，修改一下配置， APACHE就可以支持PHP網頁了。如果你愿意，可以自己編寫動態鏈接庫，讓APACHE支持你自己定義的網頁格式。這就是動態鏈接的好處。

1、LINUX下動態鏈接庫的創建

在LINUX系統下，創建動態鏈接庫是件再簡單不過的事情。只要在編譯函數庫源程序時加上-shared選項即可，這樣所生成的執行程序即為動態鏈接庫。從某種意義上來說，動態鏈接庫也是一種執行程序。按一般規則，程序名應帶.so后綴。下面舉個例子說說。

我準備編寫兩個函數，一個用于查詢當前日期getdate，一個用于查詢當前時間gettime，并將這兩個函數存于動態鏈接庫my.so中。為此，需要做以下幾項工作。

1.1 編寫用戶接口文件datetime.h，內容如下(每行前面的數字為行號)：

----------------------------------------------------------------------

1 /* datetime.h : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2001-06-28. */

3 #ifndef __DATETIME_H

5 #define __DATETIME_H

7 /* 日期結構 */

8 typedef struct

9 {

10 int year;

11 int mon;

12 int day;

13 }DATETYPE;

15 /* 時間結構 */

16 typedef struct

17 {

18 char hour;

19 char min;

20 char sec;

21 }TIMETYPE;

23 /* 函數原型說明 */

25 #ifdef SHARED

26 int (*getdate)(DATETYPE *d);

27 #else

28 int getdate(DATETYPE *d);

29 #endif

31 #ifdef SHARED

32 int (*gettime)(TIMETYPE *t);

33 #else

34 int gettime(TIMETYPE *t);

35 #endif

37 #endif

----------------------------------------------------------------------

這個用戶接口文件中，先定義了日期與時間結構，接著定義一下函數的原型。動態函數與靜態函數的原型說明不同的是，動態函數應使用(*函數名)的形式，以便引用其指針。若要引用文件中的動態函數說明，用戶應該定義一下SHARED宏，這樣才能使用。

1.2 編寫getdate.c，源程序如下：

----------------------------------------------------------------------

1 /* getdate.c : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2001-06-28. */

3 #include "time.h"

4 #include "datetime.h"

6 int getdate(DATETYPE *d)

7 {

8 long ti;

9 struct tm *tm;

11 time(&ti);

12 tm=localtime(&ti);

13 d->year=tm->tm_year+1900;

14 d->mon=tm->tm_mon+1;

15 d->day=tm->tm_mday;

16 }

----------------------------------------------------------------------

在getdate函數中，先調用time取得以秒計的系統時間，再用localtime函數轉換一下時間結構，最后調整得到正確的日期。

1.3 編寫gettime.c，源程序如下：

----------------------------------------------------------------------

1 /* gettime.c : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2001-06-28. */

3 #include "time.h"

4 #include "datetime.h"

6 int gettime(TIMETYPE *t)

7 {

8 long ti;

9 struct tm *tm;

11 time(&ti);

12 tm=localtime(&ti);

13 t->hour=tm->tm_hour;

14 t->min=tm->tm_min;

15 t->sec=tm->tm_sec;

16 }

----------------------------------------------------------------------

gettime函數與getdate函數相仿，先用time函數取得以秒計的系統時間，再用localtime函數轉換一下時間結構，最后返回當前的時間(不需調整)。

1.4 編寫維護文件makefile-lib，內容如下：

----------------------------------------------------------------------

1 # makefile-lib : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2001-06-28.

3 all : my.so

5 SRC = getdate.c gettime.c

7 TGT = $(SRC:.c=.o)

9 $(SRC) : datetime.h

10 @touch $@

12 %.o : %.c

13 cc -c $?

15 # 動態函數庫(my.so)生成

16 my.so : $(TGT)

17 cc -shared -o $@ $(TGT)

----------------------------------------------------------------------

編寫維護文件的目的，在于方便程序員維護程序，尤其是維護比較大的工程項目。一個素質良好的程序員應該學會熟練地編寫維護文件makefile。定義了文件間的依賴關系后，一旦源文件發生變化，僅需make一下，其目標文件維護代碼會自動執行，從而自動更新目標文件，減少了許多工作量。注意: 每行維護代碼必須以TAB(跳格鍵)開始，不是的話make時將出錯。

本維護文件第1行是注釋行，以#號開頭；文件第3行定義所有需要維護的函數庫；第5行定義相關源程序文件；第7行定義目標文件；第9-10行說明所有源程序依賴于datetime.h頭文件，并有相應維護代碼，即touch一下，更新一下源文件的時間；第12-13行定義.o文件依賴于相應的.c文件，并指定了維護代碼，即用cc編譯一下；第16-17行定義共享庫my.so依賴的目標文件，維護代碼中用-shared編譯選項，以生成動態鏈接庫 my.so。

1.5 運行make -f makefile-lib 命令

make運行后，動態鏈接庫my.so就產生了，我們就可以在程序中調用了。如果想讓系統所有用戶都可以使用，則應以root用戶登錄系統，將這個庫拷貝到/lib目錄下(命令：cp my.so /lib)，或者在/lib目錄下建個符號連接即可(命令：ln -s `pwd`/my.so /lib)。

2、LINUX下動態鏈接庫的使用

2.1 重要的dlfcn.h頭文件

LINUX下使用動態鏈接庫，源程序需要包含dlfcn.h頭文件，此文件定義了調用動態鏈接庫的函數的原型。下面詳細說明一下這些函數。

2.1.1 dlerror

原型為: const char *dlerror(void);

當動態鏈接庫操作函數執行失敗時，dlerror可以返回出錯信息，返回值為NULL時表示操作函數執行成功。

2.1.2 dlopen

原型為: void *dlopen (const char *filename, int flag);

dlopen用于打開指定名字(filename)的動態鏈接庫，并返回操作句柄。

filename: 如果名字不以/開頭，則非絕對路徑名，將按下列先后順序查找該文件。

(1) 用戶環境變量中的LD_LIBRARY值；

(2) 動態鏈接緩沖文件/etc/ld.so.cache

(3) 目錄/lib，/usr/lib

flag表示在什么時候解決未定義的符號(調用)。取值有兩個:

1) RTLD_LAZY : 表明在動態鏈接庫的函數代碼執行時解決。

2) RTLD_NOW : 表明在dlopen返回前就解決所有未定義的符號，一旦未解決，dlopen將返回錯誤。

dlopen調用失敗時，將返回NULL值，否則返回的是操作句柄。

2.1.3 dlsym : 取函數執行地址

原型為: void *dlsym(void *handle, char *symbol);

dlsym根據動態鏈接庫操作句柄(handle)與符號(symbol)，返回符號對應的函數的執行代碼地址。由此地址，可以帶參數執行相應的函數。

如程序代碼: void (*add)(int x,int y); /* 說明一下要調用的動態函數add */

add=dlsym("xxx.so","add"); /* 打開xxx.so共享庫,取add函數地址 */

add(89,369); /* 帶兩個參數89和369調用add函數 */

2.1.4 dlclose : 關閉動態鏈接庫

原型為: int dlclose (void *handle);

dlclose用于關閉指定句柄的動態鏈接庫，只有當此動態鏈接庫的使用計數為0時,才會真正被系統卸載。

2.2 在程序中使用動態鏈接庫函數

2.2.1 程序范例

下面的程序裝載了動態鏈接庫my.so，并用getdate,gettime取得當前日期與時間后輸出。

----------------------------------------------------------------------

1 /************************************/

2 /* 文件名稱: dy.c */

3 /* 功能描述: 動態鏈接庫應用示范程序 */

4 /* 程序編寫: 縱橫軟件制作中心雨亦奇 */

5 /* 編寫時間: 2001-06-28 */

6 /************************************/

8 #include "stdio.h" /* 包含標準輸入輸出文件 */

10 #include "dlfcn.h" /* 包含動態鏈接功能接口文件 */

11 #define SOFILE "./my.so" /* 指定動態鏈接庫名稱 */

13 #define SHARED /* 定義宏,確認共享,以便引用動態函數 */

14 #include "datetime.h" /* 包含用戶接口文件 */

16 main()

17 {

18 DATETYPE d;

19 TIMETYPE t;

20 void *dp;

21 char *error;

23 puts("動態鏈接庫應用示范");

25 dp=dlopen(SOFILE,RTLD_LAZY); /* 打開動態鏈接庫 */

27 if (dp==NULL) /* 若打開失敗則退出 */

28 {

29 fputs(dlerror(),stderr);

30 exit(1);

31 }

33 getdate=dlsym(dp,"getdate"); /* 定位取日期函數 */

35 error=dlerror(); /* 檢測錯誤 */

36 if (error) /* 若出錯則退出 */

37 {

38 fputs(error,stderr);

39 exit(1);

40 }

42 getdate(&d); /* 調用此共享函數 */

43 printf("當前日期: %04d-%02d-%02d\n",d.year,d.mon,d.day);

45 gettime=dlsym(dp,"gettime"); /* 定位取時間函數 */

47 error=dlerror(); /* 檢測錯誤 */

48 if (error) /* 若出錯則退出 */

49 {

50 fputs(error,stderr);

51 exit(1);

52 }

54 gettime(&t); /* 調用此共享函數 */

55 printf("當前時間: %02d:%02d:%02d\n",t.hour,t.min,t.sec);

57 dlclose(dp); /* 關閉共享庫 */

59 exit(0); /* 成功返回 */

61 }

----------------------------------------------------------------------

程序說明:

第8行: 包含標準輸入輸出頭文件,因為程序中使用了printf,puts,fputs等標準輸入輸出函數,需要讓編譯器根據頭文件中函數的原型,檢查一下語法;

第10-11行: 包含動態鏈接庫功能頭文件,并定義動態鏈接庫名稱;

第13-14行: 定義宏SHARED以便引用14行的頭文件datetime.h中的動態函數說明;

第25行: 用dlopen打開SOFILE共享庫,返回句柄dp;

第27-31行: 檢測dp是否為空,為空則顯示錯誤后退出;

第33行: 用dlsym取得getdate函數動態地址;

第35-40行: 如果dlerror返回值不為空,則dlsym執行出錯,程序顯示錯誤后退出;

第42-43行: 執行getdate調用,輸出當前日期;

第45行: 用dlsym取得gettime函數動態地址;

第47-52行: 如果dlerror返回值不為空,則dlsym執行出錯,程序顯示錯誤后退出;

第54-55行: 執行gettime調用,輸出當前時間;

第57行: 用dlclose關閉dp所指示的動態鏈接庫;

第59行: 程序退出,返回0值。

2.2.2 編寫維護文件

維護文件makefile內容如下:

----------------------------------------------------------------------

1 # makefile : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2001-06-28.

3 all : dy

5 DYSRC = dy.c

7 DYTGT = $(DYSRC:.c=.o)

9 %.o : %.c

10 cc -c $?

12 # 動態庫應用示范程序

13 dy : $(DYTGT)

14 cc -rdynamic -s -o $@ $(DYTGT) -ldl

----------------------------------------------------------------------

維護文件說明:

第3行: 定義所有需要維護的模塊;

第5行: 定義源程序;

第7行: 定義目標文件;

第9-10行: 定義.o文件依賴于.c文件,維護代碼為“cc -c 變動的源文件名”;

第13-14行: 定義dy依賴于變量DYTGT指示的值,維護代碼中采用-rdynamic選項以指定輸出文件為動態鏈接的方式，選項-s指定刪除目標文件中的符號表,最后的選項-ldl則指示裝配程序ld需要裝載dl函數庫。

2.2.3 運行make命令

運行make后將產生執行文件dy，運行后將產生如下類似信息：

動態鏈接庫應用示范

當前日期: 2001-06-28

當前時間: 10:06:21

當刪除my.so文件時,將出現以下信息:

動態鏈接庫應用示范

my.so: cannot open shared object file: 文件或目錄不存在

3、小結

LINUX創建與使用動態鏈接庫并不是一件難事。

編譯函數源程序時選用-shared選項即可創建動態鏈接庫，注意應以.so后綴命名，最好放到公用庫目錄(如/lib,/usr/lib等)下面，并要寫好用戶接口文件，以便其它用戶共享。

使用動態鏈接庫，源程序中要包含dlfcn.h頭文件，寫程序時注意dlopen等函數的正確調用，編譯時要采用-rdynamic選項與-ldl選項，以產生可調用動態鏈接庫的執行代碼。

點擊這里下載源程序。

posted on 2007-09-29 01:21 旅途閱讀(359) 評論(0) 編輯收藏引用所屬分類: Linux開發

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