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Linux 關於動態鏈接庫以及靜態鏈接庫的一些概念

日期:2017/2/7 14:29:39      編輯:Linux教程
 

庫簡介

庫有動態與靜態兩種,動態通常用.so為後綴,靜態用.a為後綴。例如:libhello.so libhello.a

為了在同一系統中使用不同版本的庫,可以在庫文件名後加上版本號為後綴,例如: libhello.so.1.0,由於程序連接默認以.so為文件後綴名。所以為了使用這些庫,通常使用建立符號連接的方式。


ln -s libhello.so.1.0 libhello.so.1

ln -s libhello.so.1 libhello.so

使用庫 

當 要使用靜態的程序庫時,連接器會找出程序所需的函數,然後將它們拷貝到執行文件,由於這種拷貝是完整的,所以一旦連接成功,靜態程序庫也就不再需要了。然 而,對動態庫而言,就不是這樣。動態庫會在執行程序內留下一個標記‘指明當程序執行時,首先必須載入這個庫。由於動態庫節省空間,linux下進行連接的 缺省操作是首先連接動態庫,也就是說,如果同時存在靜態和動態庫,不特別指定的話,將與動態庫相連接。

現在假設有一個叫hello的程序開發包,它提供一個靜態庫libhello.a 一個動態庫libhello.so,一個頭文件hello.h,頭文件中提供sayhello()這個函數


/* hello.h */

void sayhello();

另外還有一些說明文檔。這一個典型的程序開發包結構

1.與動態庫連接 

linux默認的就是與動態庫連接,下面這段程序testlib.c使用hello庫中的sayhello()函數

/*testlib.c*/
#include
#include
int main()
{
sayhello();
return 0;
}

使用如下命令進行編譯

$gcc -c testlib.c -o testlib.o

用如下命令連接:

$gcc testlib.o -lhello -o testlib

在連接時要注意,假設libhello.so 和libhello.a都在缺省的庫搜索路徑下/usr/lib下,如果在其它位置要加上-L參數

2.與靜態庫連接 

與與靜態庫連接麻煩一些,主要是參數問題。還是上面的例子:

$gcc testlib.o -o testlib -WI,-Bstatic -lhello

注:這個特別的"-WI,-Bstatic"參數,實際上是傳給了連接器ld. 指示它與靜態庫連接,如果系統中只有靜態庫當然就不需要這個參數了。

如果要和多個庫相連接,而每個庫的連接方式不一樣,比如上面的程序既要和libhello進行靜態連接,又要和libbye進行動態連接,其命令應為:

$gcc testlib.o -o testlib -WI,-Bstatic -lhello -WI,-Bdynamic -lbye

3.動態庫的路徑問題 

為了讓執行程序順利找到動態庫,有三種方法:

(1)把庫拷貝到/usr/lib和/lib目錄下。

(2)在LD_LIBRARY_PATH環境變量中加上庫所在路徑。例如動態庫libhello.so在/home/ting/lib目錄下,以bash為例,使用命令:

$export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/ting/lib

(3) 修改/etc/ld.so.conf文件,把庫所在的路徑加到文件末尾,並執行ldconfig刷新。這樣,加入的目錄下的所有庫文件都可見

4.查看庫中的符號 

有 時候可能需要查看一個庫中到底有哪些函數,nm命令可以打印出庫中的涉及到的所有符號。庫既可以是靜態的也可以是動態的。nm列出的符號有很多,常見的有 三種,一種是在庫中被調用,但並沒有在庫中定義(表明需要其他庫支持),用U表示;一種是庫中定義的函數,用T表示,這是最常見的;另外一種是所謂的“弱 態”符號,它們雖然在庫中被定義,但是可能被其他庫中的同名符號覆蓋,用W表示。例如,假設開發者希望知道上央提到的hello庫中是否定義了 printf():

$nm libhello.so |grep printf

U printf

U表示符號printf被引用,但是並沒有在函數內定義,由此可以推斷,要正常使用hello庫,必須有其它庫支持,再使用ldd命令查看hello依賴於哪些庫:

$ldd hello

libc.so.6=>/lib/libc.so.6(0x400la000)

/lib/ld-linux.so.2=>/lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)

從上面的結果可以繼續查看printf最終在哪裡被定義,有興趣可以go on

生成庫 

第一步要把源代碼編繹成目標代碼。以下面的代碼為例,生成上面用到的hello庫:

/* hello.c */
#include
void sayhello()
{
printf("hello,world\n");
}

用gcc編繹該文件,在編繹時可以使用任何全法的編繹參數,例如-g加入調試代碼等:

gcc -c hello.c -o hello.o

1.連接成靜態庫 

連接成靜態庫使用ar命令,其實ar是archive的意思

$ar cqs libhello.a hello.o

2.連接成動態庫

生成動態庫用gcc來完成,由於可能存在多個版本,因此通常指定版本號:

$gcc -shared -Wl,-soname,libhello.so.1 -o libhello.so.1.0 hello.o

另外再建立兩個符號連接:

$ln -s libhello.so.1.0 libhello.so.1

$ln -s libhello.so.1 libhello.so

這樣一個libhello的動態連接庫就生成了。最重要的是傳gcc -shared 參數使其生成是動態庫而不是普通執行程序。
-Wl 表示後面的參數也就是-soname,libhello.so.1直接傳給連接器ld進行處理。實際上,每一個庫都有一個soname,當連接器發現它正 在查找的程序庫中有這樣一個名稱,連接器便會將soname嵌入連結中的二進制文件內,而不是它正在運行的實際文件名,在程序執行期間,程序會查找擁有 soname名字的文件,而不是庫的文件名,換句話說,soname是庫的區分標志。

這樣做的目的主要是允許系統中多個版本的庫文件共存,習慣上在命名庫文件的時候通常與soname相同
libxxxx.so.major.minor

其中,xxxx是庫的名字,major是主版本號,minor 是次版本號 。

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