Posted on 2012-12-30 15:16
鑫龍 閱讀(440)
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linux編程
一、引言
通常情況下，對函數庫的鏈接是放在編譯時期（compile time）完成的。所有相關的對象文件（object file）與牽涉到的函數庫（library）被鏈接合成一個可執行文件（executable file）。程序在運行時，與函數庫再無瓜葛，因為所有需要的函數已拷貝到自己門下。所以這些函數庫被成為靜態庫（static libaray），通常文件名為“libxxx.a”的形式。
其實，我們也可以把對一些庫函數的鏈接載入推遲到程序運行的時期（runtime）。這就是如雷貫耳的動態鏈接庫（dynamic link library）技術。
二、動態鏈接庫的特點與優勢
首先讓我們來看一下，把庫函數推遲到程序運行時期載入的好處：
1. 可以實現進程之間的資源共享。
什么概念呢？就是說，某個程序的在運行中要調用某個動態鏈接庫函數的時候，操作系統首先會查看所有正在運行的程序，看在內存里是否已有此庫函數的拷貝了。如果有，則讓其共享那一個拷貝；只有沒有才鏈接載入。這樣的模式雖然會帶來一些“動態鏈接”額外的開銷，卻大大的節省了系統的內存資源。C的標準庫就是動態鏈接庫，也就是說系統中所有運行的程序共享著同一個C標準庫的代碼段。
2. 將一些程序升級變得簡單。用戶只需要升級動態鏈接庫，而無需重新編譯鏈接其他原有的代碼就可以完成整個程序的升級。Windows 就是一個很好的例子。
3. 甚至可以真正坐到鏈接載入完全由程序員在程序代碼中控制。
程序員在編寫程序的時候，可以明確的指明什么時候或者什么情況下，鏈接載入哪個動態鏈接庫函數。你可以有一個相當大的軟件，但每次運行的時候，由于不同的操作需求，只有一小部分程序被載入內存。所有的函數本著“有需求才調入”的原則，于是大大節省了系統資源。比如現在的軟件通常都能打開若干種不同類型的文件，這些讀寫操作通常都用動態鏈接庫來實現。在一次運行當中，一般只有一種類型的文件將會被打開。所以直到程序知道文件的類型以后再載入相應的讀寫函數，而不是一開始就將所有的讀寫函數都載入，然后才發覺在整個程序中根本沒有用到它們。
三、動態鏈接庫的創建
由于動態鏈接庫函數的共享特性，它們不會被拷貝到可執行文件中。在編譯的時候，編譯器只會做一些函數名之類的檢查。在程序運行的時候，被調用的動態鏈接庫 函數被安置在內存的某個地方，所有調用它的程序將指向這個代碼段。因此，這些代碼必須實用相對地址，而不是絕對地址。在編譯的時候，我們需要告訴編譯器， 這些對象文件是用來做動態鏈接庫的，所以要用地址不無關代碼（Position Independent Code （PIC））。
對gcc編譯器，只需添加上 -fPIC 標簽，如：
gcc -fPIC -c file1.c
gcc -fPIC -c file2.c
gcc -shared libxxx.so file1.o file2.o
注意到最后一行，-shared 標簽告訴編譯器這是要建立動態鏈接庫。這與靜態鏈接庫的建立很不一樣，后者用的是 ar 命令。也注意到，動態鏈接庫的名字形式為 “libxxx.so” 后綴名為 “.so”
四、動態鏈接庫的使用
使用動態鏈接庫，首先需要在編譯期間讓編譯器檢查一些語法與定義。
這與靜態庫的實用基本一樣，用的是 -Lpath 和 -lxxx 標簽。如：
gcc file1.o file2.o -Lpath -lxxx -o program.exe
編譯器會先在path文件夾下搜索libxxx.so文件，如果沒有找到，繼續搜索libxxx.a（靜態庫）。
在程序運行期間，也需要告訴系統去哪里找你的動態鏈接庫文件。在UNIX下是通過定義名為 LD_LIBRARY_PATH 的環境變量來實現的。只需將path賦值給此變量即可。csh 命令為：
setenv LD_LIBRARY_PATH your/full/path/to/dll
一切安排妥當后，你可以用 ldd 命令檢查是否連接正常。
ldd program.exe
動態鏈接庫*.so的編譯與使用- -
動態庫*.so在linux下用c和c++編程時經常會碰到，最近在網站找了幾篇文章介紹動態庫的編譯和鏈接，總算搞懂了這個之前一直不太了解得東東，這里做個筆記，也為其它正為動態庫鏈接庫而苦惱的兄弟們提供一點幫助。
1、動態庫的編譯
下面通過一個例子來介紹如何生成一個動態庫。這里有一個頭文件：so_test.h，三個.c文件：test_a.c、test_b.c、test_c.c，我們將這幾個文件編譯成一個動態庫：libtest.so。
so_test.h：
#include
#include
void test_a();
void test_b();
void test_c();
test_a.c：
#include "so_test.h"
void test_a()
{
printf("this is in test_a...\n");
}
test_b.c：
#include "so_test.h"
void test_b()
{
printf("this is in test_b...\n");
}
test_a.c：
#include "so_test.h"
void test_c()
{
printf("this is in test_c...\n");
}
將這幾個文件編譯成一個動態庫：libtest.so
$ gcc test_a.c test_b.c test_c.c -fPIC -shared -o libtest.so
2、動態庫的鏈接
在1、中，我們已經成功生成了一個自己的動態鏈接庫libtest.so，下面我們通過一個程序來調用這個庫里的函數。程序的源文件為：test.c。
test.c：
#include "so_test.h"
int main()
{
test_a();
test_b();
test_c();
return 0;
}
l 將test.c與動態庫libtest.so鏈接生成執行文件test：
$ gcc test.c -L. -ltest -o test
l 測試是否動態連接，如果列出libtest.so，那么應該是連接正常了
$ ldd test
l 執行test，可以看到它是如何調用動態庫中的函數的。
3、編譯參數解析
最主要的是GCC命令行的一個選項:
-shared 該選項指定生成動態連接庫（讓連接器生成T類型的導出符號表，有時候也生成弱連接W類型的導出符號），不用該標志外部程序無法連接。相當于一個可執行文件
l -fPIC：表示編譯為位置獨立的代碼，不用此選項的話編譯后的代碼是位置相關的所以動態載入時是通過代碼拷貝的方式來滿足不同進程的需要，而不能達到真正代碼段共享的目的。
l -L.：表示要連接的庫在當前目錄中
l -ltest：編譯器查找動態連接庫時有隱含的命名規則，即在給出的名字前面加上lib，后面加上.so來確定庫的名稱
l LD_LIBRARY_PATH：這個環境變量指示動態連接器可以裝載動態庫的路徑。
l 當然如果有root權限的話，可以修改/etc/ld.so.conf文件，然后調用 /sbin/ldconfig來達到同樣的目的，不過如果沒有root權限，那么只能采用輸出LD_LIBRARY_PATH的方法了。
4、注意
調用動態庫的時候有幾個問題會經常碰到，有時，明明已經將庫的頭文件所在目錄 通過 “-I” include進來了，庫所在文件通過 “-L”參數引導，并指定了“-l”的庫名，但通過ldd命令察看時，就是死活找不到你指定鏈接的so文件，這時你要作的就是通過修改 LD_LIBRARY_PATH或者/etc/ld.so.conf文件來指定動態庫的目錄。通常這樣做就可以解決庫無法鏈接的問題了。