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詳解Linux動(dòng)態(tài)庫生成與使用指南

2022-10-24 14:37| 查看: 2070 |來源: 互聯(lián)網(wǎng)

Linux下動(dòng)態(tài)庫文件的文件名形如 libxxx.so，其中so是 Shared Object 的縮寫，即可以共享的目標(biāo)文件。在鏈接動(dòng)態(tài)庫生成可執(zhí)行文件時(shí)，并不會(huì)把動(dòng)態(tài)庫的代碼復(fù)制到執(zhí)行文件中，而是在執(zhí)行文件中記錄對(duì)動(dòng)態(tài)庫的引用。

Linux下動(dòng)態(tài)庫文件的文件名形如 libxxx.so，其中so是 Shared Object 的縮寫，即可以共享的目標(biāo)文件。

在鏈接動(dòng)態(tài)庫生成可執(zhí)行文件時(shí)，并不會(huì)把動(dòng)態(tài)庫的代碼復(fù)制到執(zhí)行文件中，而是在執(zhí)行文件中記錄對(duì)動(dòng)態(tài)庫的引用。

程序執(zhí)行時(shí)，再去加載動(dòng)態(tài)庫文件。如果動(dòng)態(tài)庫已經(jīng)加載，則不必重復(fù)加載，從而能節(jié)省內(nèi)存空間。

Linux下生成和使用動(dòng)態(tài)庫的步驟如下：

編寫源文件。
將一個(gè)或幾個(gè)源文件編譯鏈接，生成共享庫。
通過 -L -lxxx 的gcc選項(xiàng)鏈接生成的libxxx.so。
把libxxx.so放入鏈接庫的標(biāo)準(zhǔn)路徑，或指定 LD_LIBRARY_PATH，才能運(yùn)行鏈接了libxxx.so的程序。

下面通過實(shí)例詳細(xì)講解。

編寫源文件

建立一個(gè)源文件： max.c，代碼如下：


int max(int n1, int n2, int n3)
{
  int max_num = n1;
  max_num = max_num < n2? n2: max_num;
  max_num = max_num < n3? n3: max_num;
  return max_num;
}

編譯生成共享庫：


gcc -fPIC -shared -o libmax.so max.c

我們會(huì)得到libmax.so。

實(shí)際上上述過程分為編譯和鏈接兩步， -fPIC是編譯選項(xiàng)，PIC是 Position Independent Code 的縮寫，表示要生成位置無關(guān)的代碼，這是動(dòng)態(tài)庫需要的特性； -shared是鏈接選項(xiàng)，告訴gcc生成動(dòng)態(tài)庫而不是可執(zhí)行文件。

上述的一行命令等同于：


gcc -c -fPIC max.c
gcc -shared -o libmax.so max.o

為動(dòng)態(tài)庫編寫接口文件

為了讓用戶知道我們的動(dòng)態(tài)庫中有哪些接口可用，我們需要編寫對(duì)應(yīng)的頭文件。

建立 max.h ，輸入以下代碼：


#ifndef __MAX_H__
#define __MAX_H__

int max(int n1, int n2, int n3);

#endif

測(cè)試，鏈接動(dòng)態(tài)庫生成可執(zhí)行文件

建立一個(gè)使用max函數(shù)的test.c，代碼如下：


#include 
#include "max.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
  int a = 10, b = -2, c = 100;
  printf("max among 10, -2 and 100 is %d.\n", max(a, b, c));
  return 0;
}

gcc test.c -L. -lmax 生成a.out，其中-lmax表示要鏈接libmax.so。

-L.表示搜索要鏈接的庫文件時(shí)包含當(dāng)前路徑。

注意，如果同一目錄下同時(shí)存在同名的動(dòng)態(tài)庫和靜態(tài)庫，比如 libmax.so 和 libmax.a 都在當(dāng)前路徑下，
則gcc會(huì)優(yōu)先鏈接動(dòng)態(tài)庫。

運(yùn)行

運(yùn)行 ./a.out 會(huì)得到以下的錯(cuò)誤提示。

./a.out: error while loading shared libraries: libmax.so: cannot open shared object file: No such file or directory

找不到libmax.so，原來Linux是通過 /etc/ld.so.cache 文件搜尋要鏈接的動(dòng)態(tài)庫的。
而 /etc/ld.so.cache 是 ldconfig 程序讀取 /etc/ld.so.conf 文件生成的。
（注意， /etc/ld.so.conf 中并不必包含 /lib 和 /usr/lib，ldconfig程序會(huì)自動(dòng)搜索這兩個(gè)目錄）

如果我們把 libmax.so 所在的路徑添加到 /etc/ld.so.conf 中，再以root權(quán)限運(yùn)行 ldconfig 程序，更新 /etc/ld.so.cache ，a.out運(yùn)行時(shí)，就可以找到 libmax.so。

但作為一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試?yán)�，讓我們改�?dòng)系統(tǒng)的東西，似乎不太合適。

還有另一種簡(jiǎn)單的方法，就是為a.out指定 LD_LIBRARY_PATH。


LD_LIBRARY_PATH=. ./a.out

程序就能正常運(yùn)行了。LD_LIBRARY_PATH=. 是告訴 a.out，先在當(dāng)前路徑尋找鏈接的動(dòng)態(tài)庫。

對(duì)于elf格式的可執(zhí)行程序，是由ld-linux.so*來完成的，它先后搜索elf文件的 DT_RPATH 段, 環(huán)境變量 LD_LIBRARY_PATH, /etc/ld.so.cache文件列表, /lib/,/usr/lib目錄, 找到庫文件后將其載入內(nèi)存.

makefile讓工作自動(dòng)化

編寫makefile，內(nèi)容如下：


.PHONY: build test clean

build: libmax.so

libmax.so: max.o
 gcc -o $@ -shared $<

max.o: max.c
 gcc -c -fPIC $<

test: a.out

a.out: test.c libmax.so
 gcc test.c -L. -lmax
 LD_LIBRARY_PATH=. ./a.out

clean:
 rm -f *.o *.so a.out

make build就會(huì)生成libmax.so， make test就會(huì)生成a.out并執(zhí)行，make clean會(huì)清理編譯和測(cè)試結(jié)果。

本文最后更新于 2022-10-24 14:37，某些文章具有時(shí)效性，若有錯(cuò)誤或已失效，請(qǐng)?jiān)诰W(wǎng)站留言或聯(lián)系站長：[email protected]

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