在《LINUX下動態(tài)鏈接庫的創(chuàng)建與應(yīng)
用》一文中,我介紹了LINUX動態(tài)鏈接庫的基本知識.其要點是:用戶根據(jù)實際情況需要,利用dlopen,dlsym,dlclose等動態(tài)鏈接庫操作
函數(shù),裝入指定的動態(tài)鏈接庫中指定的函數(shù),然后加以執(zhí)行.程序中使用很少的動態(tài)函數(shù)時,這樣的做法尚可.如果程序需要調(diào)用大量的動態(tài)函數(shù),那么采用這樣的
編程手段將是非常繁復(fù)的,所以我們必須使用一種更為聰明的辦法,以減少代碼量,提高工作效率.這就是現(xiàn)在我要舉例介紹的《LINUX動態(tài)鏈接庫高級應(yīng)
用》.
?
注:本文舉的例子類似上篇文章,只是文件的內(nèi)容已做相應(yīng)修改,裁減了不少.示例程序ady.c和兩個動態(tài)函數(shù)的源程序getdate.c與gettime.c僅修改了頭文件的名字,其內(nèi)容不再列出.本文使用頭文件為adatetime.h.
?
要想高效地應(yīng)用LINUX動態(tài)鏈接庫(尤其是用戶自己編寫的),需要做以下工作:
?
一、編寫合格的動態(tài)鏈接庫頭文件
?
C語言的頭文件,可供一個或多個程序引用,里面一般定義程序所需的常量,自定義類型及函數(shù)原型說明等.其中的函數(shù)原型說明,則供編譯器檢查語法,用于排除引用參數(shù)時類型不一致的錯誤.只有編寫合格的動態(tài)鏈接庫頭文件,程序員才能正確使用動態(tài)鏈接庫內(nèi)的函數(shù).
?
動態(tài)鏈接庫頭文件要采用C語言標(biāo)準(zhǔn)格式,其中的動態(tài)函數(shù)原型定義,不必象上文介紹的那樣用(*動態(tài)函數(shù)名)的描述形式.請看下面的例子:(每行開始的數(shù)字為所在行行號,為筆者添加,供注解使用)
?
1 /* adatetime.h : 縱橫軟件制作中心雨亦奇(zhsoft@371.net)編寫, 2002-03-06. */
2?
3 #ifndef __DATETIME_H
4?
5 #define __DATETIME_H
6?
7 /* 日期結(jié)構(gòu) */
8 typedef struct
9 {
10 int year;
11 int mon;
12 int day;
13 }DATETYPE;
14?
15 /* 時間結(jié)構(gòu) */
16 typedef struct
17 {
18 char hour;
19 char min;
20 char sec;
21 }TIMETYPE;
22?
23 int getdate(DATETYPE *d); /* 取當(dāng)前日期 */
24 int gettime(TIMETYPE *t); /* 取當(dāng)前時間 */
25?
26 #endif
27?
?
注:與上文的datetime.h文件比較,從該頭文件第23,24行可以看到,動態(tài)函數(shù)getdate,gettime的原型定義改變了,不再使用(*getdate),(*gettime)的格式了(這種格式使用較為羅嗦).
?
?
二、正確編譯與命名動態(tài)鏈接庫
?
?
為了讓GCC編譯器生成動態(tài)鏈接庫,編譯時須加選項-shared.(這點須牢記)
?
LINUX系統(tǒng)中,為了讓動態(tài)鏈接庫能被系統(tǒng)中其它程序共享,其名字應(yīng)符合“l(fā)ib*.so*”這種格式.如果某個動態(tài)鏈接庫不符合此格式,則LINUX的動態(tài)鏈接庫自動裝入程序(ld.so)將搜索不到此鏈接庫,其它程序也無法共享之.
?
格式中,第一個*通常表示為簡寫的庫名,第二個*通常表示為該庫的版本號.如:在我的系統(tǒng)中,基本C動態(tài)鏈接庫的名字為
libc.so.6,線程
pthread動態(tài)鏈接庫的名字為libpthread.so.0等等.本文例子所生成的動態(tài)鏈接庫的名字為libmy.so,雖沒有版本號,但也符合所
要求的格式.
?
生成該動態(tài)鏈接庫的維護(hù)文件makefile-lib內(nèi)容如下:
?
1 # makefile : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2002-03-07.
2?
3 all : libmy.so
4?
5 SRC = getdate.c gettime.c
6?
7 TGT = $(SRC:.c=.o)
8?
9 $(SRC) : adatetime.h
10 @touch $@
11?
12 %.o : %.c
13 cc -c $?
14?
15 # 動態(tài)鏈接庫(libmy.so)生成
16 libmy.so : $(TGT)
17 cc -s -shared -o $@ $(TGT)
18?
?
運行命令:
?
$ make -f makefile-lib
$
?
即生成libmy.so庫.
?
注: 維護(hù)文件中,第17行用-shared選項以生成動態(tài)鏈接庫,用-s選項以去掉目標(biāo)文件中的符號表,從而減小文件長度.
?
?
三、共享動態(tài)鏈接庫
?
?
3.1 動態(tài)鏈接庫配置文件
?
為了讓動態(tài)鏈接庫為系統(tǒng)所使用,需要維護(hù)動態(tài)鏈接庫的配置文件--/etc/ld.so.conf.此文件內(nèi),存放著可被LINUX共享
的動態(tài)鏈接庫所在目錄的名字(系統(tǒng)目錄/lib,/usr/lib除外),各個目錄名間以空白字符(空格,換行等)或冒號或逗號分隔.一般的LINUX發(fā)
行版中,此文件均含一個共享目錄/usr/X11R6/lib,為X window窗口系統(tǒng)的動態(tài)鏈接庫所在的目錄.
?
下面看看我的系統(tǒng)中此文件的內(nèi)容如何:
?
# cat /etc/ld.so.conf
/usr/X11R6/lib
/usr/zzz/lib
#
?
由上可以看出,該動態(tài)庫配置文件中,增加了一個/usr/zzz/lib目錄.這是我自己新建的共享庫目錄,下面存放我新開發(fā)的可供系統(tǒng)共享的動態(tài)鏈接庫.
?
3.2 動態(tài)鏈接庫管理命令
?
為了讓動態(tài)鏈接庫為系統(tǒng)所共享,還需運行動態(tài)鏈接庫的管理命令--ldconfig.此執(zhí)行程序存放在/sbin目錄下.
?
ldconfig命令的用途,主要是在默認(rèn)搜尋目錄(/lib和/usr/lib)以及動態(tài)庫配置文件/etc/ld.so.conf內(nèi)
所列的目錄下,搜索出可共享的動態(tài)鏈接庫(格式如前介紹,lib*.so*),進(jìn)而創(chuàng)建出動態(tài)裝入程序(ld.so)所需的連接和緩存文件.緩存文件默認(rèn)
為 /etc/ld.so.cache,此文件保存已排好序的動態(tài)鏈接庫名字列表.
?
ldconfig通常在系統(tǒng)啟動時運行,而當(dāng)用戶安裝了一個新的動態(tài)鏈接庫時,就需要手工運行這個命令.
?
ldconfig命令行用法如下:
?
ldconfig [-v|--verbose] [-n] [-N] [-X] [-f CONF] [-C CACHE] [-r
ROOT] [-l] [-p|--print-cache] [-c FORMAT] [--format=FORMAT] [-V]
[-?|--help|--usage] path...
?
ldconfig可用的選項說明如下:
?
(1) -v或--verbose : 用此選項時,ldconfig將顯示正在掃描的目錄及搜索到的動態(tài)鏈接庫,還有它所創(chuàng)建的連接的名字.
?
(2) -n : 用此選項時,ldconfig僅掃描命令行指定的目錄,不掃描默認(rèn)目錄(/lib,/usr/lib),也不掃描配置文件/etc/ld.so.conf所列的目錄.
?
(3) -N : 此選項指示ldconfig不重建緩存文件(/etc/ld.so.cache).若未用-X選項,ldconfig照常更新文件的連接.
?
(4) -X : 此選項指示ldconfig不更新文件的連接.若未用-N選項,則緩存文件正常更新.
?
(5) -f CONF : 此選項指定動態(tài)鏈接庫的配置文件為CONF,系統(tǒng)默認(rèn)為/etc/ld.so.conf.
?
(6) -C CACHE : 此選項指定生成的緩存文件為CACHE,系統(tǒng)默認(rèn)的是/etc/ld.so.cache,此文件存放已排好序的可共享的動態(tài)鏈接庫的列表.
?
(7) -r ROOT :
此選項改變應(yīng)用程序的根目錄為ROOT(是調(diào)用chroot函數(shù)實現(xiàn)的).選擇此項時,系統(tǒng)默認(rèn)的配置文件/etc/ld.so.conf,實際對應(yīng)的為
ROOT/etc/ld.so.conf.如用-r
/usr/zzz時,打開配置文件/etc/ld.so.conf時,實際打開的是/usr/zzz/etc/ld.so.conf文件.用此選項,可以
大大增加動態(tài)鏈接庫管理的靈活性.
?
(8) -l : 通常情況下,ldconfig搜索動態(tài)鏈接庫時將自動建立動態(tài)鏈接庫的連接.選擇此項時,將進(jìn)入專家模式,需要手工設(shè)置連接.一般用戶不用此項.
?
(9) -p或--print-cache : 此選項指示ldconfig打印出當(dāng)前緩存文件所保存的所有共享庫的名字.
?
(10) -c FORMAT 或 --format=FORMAT : 此選項用于指定緩存文件所使用的格式,共有三種:old(老格式),new(新格式)和compat(兼容格式,此為默認(rèn)格式).
?
(11) -V : 此選項打印出ldconfig的版本信息,而后退出.
?
(12) -? 或 --help 或 --usage : 這三個選項作用相同,都是讓ldconfig打印出其幫助信息,而后退出.
?
舉三個例子:
?
例1:
?
# ldconfig -p
793 libs found in cache `/etc/ld.so.cache'
libzvt.so.2 (libc6) => /usr/lib/libzvt.so.2
libzvt.so (libc6) => /usr/lib/libzvt.so
libz.so.1.1.3 (libc6) => /usr/lib/libz.so.1.1.3
libz.so.1 (libc6) => /lib/libz.so.1
......
#
?
注:
有時候用戶想知道系統(tǒng)中有哪些動態(tài)鏈接庫,或者想知道系統(tǒng)中有沒有某個動態(tài)鏈接庫,這時,可用-p選項讓ldconfig輸出緩存文件中的動態(tài)鏈接庫列
表,從而查詢得到.例子中,ldconfig命令的輸出結(jié)果第1行表明在緩存文件/etc/ld.so.cache中找到793個共享庫,第2行開始便是
一系列共享庫的名字及其全名(絕對路徑).因為實際輸出結(jié)果太多,為節(jié)省篇幅,以......表示省略的部分.
?
?
例2:
?
# ldconfig -v
/lib:
liby.so.1 -> liby.so.1
libnss_wins.so -> libnss_wins.so
......
/usr/lib:
libjscript.so.2 -> libjscript.so.2.0.0
libkspell.so.2 -> libkspell.so.2.0.0
......
/usr/X11R6/lib:
libmej-0.8.10.so -> libmej-0.8.10.so
libXaw3d.so.7 -> libXaw3d.so.7.0
......
#
?
注:
ldconfig命令在運行正常的情況下,默認(rèn)不輸出什么東西.本例中用了-v選項,以使ldconfig在運行時輸出正在掃描的目錄及搜索到的共享庫,
用戶可以清楚地看到運行的結(jié)果.執(zhí)行結(jié)束后,ldconfig將刷新緩存文件/etc/ld.so.cache.
?
例3:
?
# ldconfig /usr/zhsoft/lib
#
?
注: 當(dāng)用戶在某個目錄下面創(chuàng)建或拷貝了一個動態(tài)鏈接庫,若想使其被系統(tǒng)共享,可以執(zhí)行一下"ldconfig
目錄名"這個命令.此命令的功能在于讓ldconfig將指定目錄下的動態(tài)鏈接庫被系統(tǒng)共享起來,意即:在緩存文件/etc/ld.so.cache中追
加進(jìn)指定目錄下的共享庫.本例讓系統(tǒng)共享了/usr/zhsoft/lib目錄下的動態(tài)鏈接庫.需要說明的是,如果此目錄不在/lib,/usr/lib
及/etc/ld.so.conf文件所列的目錄里面,則再度運行l(wèi)dconfig時,此目錄下的動態(tài)鏈接庫可能不被系統(tǒng)共享了.
3.3 動態(tài)鏈接庫如何共享
?
了解了以上知識,我們可以采用以下三種方法來共享動態(tài)鏈接庫:(注:均須在超級用戶狀態(tài)下操作,以我的動態(tài)鏈接庫libmy.so共享過程為例)
?
(1)拷貝動態(tài)鏈接庫到系統(tǒng)共享目錄下,或在系統(tǒng)共享目錄下為該動態(tài)鏈接庫建立個連接(硬連接或符號連接均可,常用符號連接).這里說的
系統(tǒng)共享目錄,指的是LINUX動態(tài)鏈接庫存放的目錄,它包含/lib,/usr/lib以及/etc/ld.so.conf文件內(nèi)所列的一系列目錄.
?
# cp libmy.so /lib
# ldconfig
#
?
或:
?
# ln -s `pwd`/libmy.so /lib
# ldconfig
#
?
(2)將動態(tài)鏈接庫所在目錄名追加到動態(tài)鏈接庫配置文件/etc/ld.so.conf中.
?
# pwd >> /etc/ld.so.conf
# ldconfig
#
?
(3)利用動態(tài)鏈接庫管理命令ldconfig,強(qiáng)制其搜索指定目錄,并更新緩存文件,便于動態(tài)裝入.
?
# ldconfig `pwd`
#
?
需要說明的是,這種操作方法雖然有效,但效果是暫時的,供程序測試還可以,一旦再度運行l(wèi)dconfig,則緩存文件內(nèi)容可能改變,所需
的動態(tài)鏈接庫可能不被系統(tǒng)共享了.與之相比較,前兩種方法是可靠的方法,值得業(yè)已定型的動態(tài)鏈接庫共享時采用.前兩種方法還有一個特點,即最后一條命令都
是 ldconfig,也即均需要更新一下緩存文件,以確保動態(tài)鏈接庫的共享生效.
?
?
四、含有動態(tài)函數(shù)的程序的編譯
?
?
4.1 防止編譯因未指定動態(tài)鏈接庫而出錯
?
當(dāng)一個程序使用動態(tài)函數(shù)時,編譯該程序時就必須指定含所用動態(tài)函數(shù)的動態(tài)鏈接庫,否則編譯將會出錯退出.如本文示例程序ady.c的編譯(未明確引用動態(tài)鏈接庫libmy.so):
?
# cc -o ady ady.c
/tmp/ccL4FsJp.o: In function `main':
/tmp/ccL4FsJp.o(.text+0x43): undefined reference to `gettime'
collect2: ld returned 1 exit status
#
?
注: 因為ady.c所含的動態(tài)函數(shù)getdate,gettime不在系統(tǒng)函數(shù)庫中,所以連接時出錯.
?
4.2 編譯時引用動態(tài)鏈接庫的幾種方式
?
(1)當(dāng)所用的動態(tài)鏈接庫在系統(tǒng)目錄(/lib,/usr/lib)下時,可用編譯選項-l來引用.即:
?
# cc -lmy -o ady ady.c
#
?
注:編譯時用-l選項引用動態(tài)鏈接庫時,庫名須使用其縮寫形式.本例的my,表示引用libmy.so庫.若引用光標(biāo)庫libncurses.so,須用-lncurses.注意,-l選項與參數(shù)之間不能有空格,否則會出錯.
?
(2)當(dāng)所用的動態(tài)鏈接庫在系統(tǒng)目錄(/lib,/usr/lib)以外的目錄時,須用編譯選項-L來指定動態(tài)鏈接庫所在的目錄(供編譯器查找用),同時用-l選項指定縮寫的動態(tài)鏈接庫名.即:
?
# cc -L/usr/zzz/lib -lmy -o ady ady.c
#
?
(3)直接引用所需的動態(tài)鏈接庫.即:
?
# cc -o ady ady.c libmy.so
#
?
或
?
# cc -o ady ady.c /lib/libmy.so
#
?
等等.其中,動態(tài)鏈接庫的庫名可以采用相對路徑形式(文件名不以/開頭),也可采用絕對路徑形式(文件名以/開頭).
?
?
五、動態(tài)鏈接程序的運行與檢查
?
?
5.1 運行
?
編譯連接好含動態(tài)函數(shù)的程序后,就可以運行它了.動態(tài)鏈接程序因為共享了系統(tǒng)中的動態(tài)鏈接庫,所以其空間占用很小.但這并不意味功能的減少,它的執(zhí)行與靜態(tài)連接的程序執(zhí)行,效果完全相同.在命令提示符下鍵入程序名及相關(guān)參數(shù)后回車即可,如下例:
?
$ ady
動態(tài)鏈接庫高級應(yīng)用示范
當(dāng)前日期: 2002-03-11
當(dāng)前時間: 19:39:06
$
?
5.2 檢查
?
檢查什么?檢查動態(tài)鏈接程序究竟需要哪些共享庫,系統(tǒng)中是否已有這些庫,沒有的話,用戶好想辦法把這些庫裝上.
?
怎么檢查呢?這里,告訴你一個實用程序--ldd,這個程序就是專門用來檢查動態(tài)鏈接程序依賴哪些共享庫的.
?
ldd命令行用法如下:
?
ldd [--version] [-v|--verbose] [-d|--data-relocs] [-r|--function-relocs] [--help] FILE...
?
各選項說明如下:
?
(1) --version : 此選項用于打印出ldd的版本號.
?
(2) -v 或 --verbose : 此選項指示ldd輸出關(guān)于所依賴的動態(tài)鏈接庫的盡可能詳細(xì)的信息.
?
(3) -d 或 --data-relocs : 此選項執(zhí)行重定位,并且顯示不存在的函數(shù).
?
(4) -r 或 --function-relocs : 此選項執(zhí)行數(shù)據(jù)對象與函數(shù)的重定位,同時報告不存在的對象.
?
(5) --help : 此選項用于打印出ldd的幫助信息.
?
注: 上述選項中,常用-v(或--verbose)選項.
?
ldd的命令行參數(shù)為FILE...,即一個或多個文件名(動態(tài)鏈接程序或動態(tài)鏈接庫).
?
例1:
?
$ ldd ady
libmy.so => ./libmy.so (0x40026000)
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x40028000)
/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)
$
?
注:
每行=>前面的,為動態(tài)鏈接程序所需的動態(tài)鏈接庫的名字,而=>后面的,則是運行時系統(tǒng)實際調(diào)用的動態(tài)鏈接庫的名字,所需的動態(tài)鏈接庫在系統(tǒng)
中不存在時,=>后面將顯示"not
found",括號所括的數(shù)字為虛擬的執(zhí)行地址.本例列出ady所需的三個動態(tài)鏈接庫,其中l(wèi)ibmy.so為自己新建的動態(tài)鏈接庫,而
libc.so.6與/lib/ld-linux.so.2均為系統(tǒng)的動態(tài)鏈接庫,前一個為基本C庫,后一個動態(tài)裝入庫(用于動態(tài)鏈接庫的裝入及運行).
?
例2:
?
$ ldd -v ady
libmy.so => ./libmy.so (0x40026000)
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x40028000)
/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)
?
Version information:
./ady:
libc.so.6 (GLIBC_2.1.3) => /lib/libc.so.6
libc.so.6 (GLIBC_2.0) => /lib/libc.so.6
./libmy.so:
libc.so.6 (GLIBC_2.1.3) => /lib/libc.so.6
libc.so.6 (GLIBC_2.0) => /lib/libc.so.6
/lib/libc.so.6:
ld-linux.so.2 (GLIBC_2.1.1) => /lib/ld-linux.so.2
ld-linux.so.2 (GLIBC_2.2.3) => /lib/ld-linux.so.2
ld-linux.so.2 (GLIBC_2.1) => /lib/ld-linux.so.2
ld-linux.so.2 (GLIBC_2.2) => /lib/ld-linux.so.2
ld-linux.so.2 (GLIBC_2.0) => /lib/ld-linux.so.2
$
?
注:本例用-v選項以顯示盡可能多的信息,所以例中除列出ady所需要的動態(tài)鏈接庫外,還列出了程序所需動態(tài)鏈接庫版本方面的信息.
?
小結(jié):
在LINUX動態(tài)鏈接庫的高級應(yīng)用中,關(guān)鍵有兩點,一是如何讓動態(tài)鏈接庫為LINUX系統(tǒng)所共享,二是編譯連接程序時如何做.讓動態(tài)鏈接庫為系統(tǒng)所共享,
主要是用ldconfig管理命令,維護(hù)好系統(tǒng)共享庫的緩存文件/etc/ld.so.cache.編譯連接時如何做?注意連接上所用的動態(tài)鏈接庫就可以
了.LINUX動態(tài)鏈接庫的高級應(yīng)用,用一用就明白:其實,就是這么簡單!
點擊這里下載示例程序。