Linux编程使用库(cannot open shared object file: No such file or directory)

Linux编程使用库

昨天写了一小段测试MySQL的C代码，编译顺利，但运行时报告找不到库，系统是FC4，MySQL是直接下载的Binary：
# gcc test_mysql.c -o test_mysql -L/usr/local/mysql/lib -lmysqlclient
#./test_mysql: error while loading shared libraries:
libmysqlclient.so.15: cannot open shared object file: No such file or directory

虽然知道这一定是系统没有找到加载libmysqlclient.so库的路径，并且可以把libmysqlclient.so.15 copy到/usr/lib解决，但不知道该原理和更好的方法。于是重看GUN/Linux编程指南(Kurt Wall)第10章，答案如下。

运行时使用非标准位置/usr/lib和/lib下的库的方式有三种：
(1) 设置$LD_LIBRARY_PATH=库所在目录（多个目录用:分隔），系统加载工具ld.so/ld-linux.so将顺序搜索变量指定的目录。例如#$LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/mysql/lib ./test_mysql
(2) 以root身份把库路径加入/etc/ld.so.conf或在/etc/ld.so.conf.d中创建特定的.conf文件，然后运行ldconfig更新/etc/ld.so.cache。例如：在/etc/ld.so.conf.d下创建文件mysql.conf写入/usr/local/mysql/lib
(3) 另一种办法就是把需要的库copy到/usr/lib或/lib，但这不是建议的方法，特别是尽量避免copy发到/lib。但这种方法可以在编译时免去用-L选项。

共享库搜索顺序一般是$LDLIBRARY_PATH，/etc/ld.so.cache, /usr/lib, /lib

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另外，顺便温习了一下其它和库相关的基础知识：

库的目的是代码重用，提供共用的功能，某个程序为别的程序提供公开的接口等。

命名和编号：
(1) 所有库名以lib开头，gcc在-l指定的文件名前自动插入lib，如libmysqlclient就用-lmysqlclient
(2) .a是静态库(archive)，如 libmysqlclient.a
(3) .so是共享库(shared object)，如libmysqlclient.so
(4) 编号格式：library_name.major_num.minor_num.patch_num，如libmysqlclient.so.15.0.0
(5) _g和_p: /usr/lib/libform_g.a 中的_g表示这是libform.a的调试库，用locate _g.a会发现很多类似的库，但我用locate _g.so没有发现FC4有此类库；libxxx_p.a中的_p表示这是libxxx.a的性能分析库（profiling），但我用locate _p.a和locate _p.so没有发现FC4有此类路库。

库要和接口头文件配合使用，常见的库如：
libc.so (不需头文件) 标准C库
libdl.so (dlfcn.h) 让程序在运行是加载和使用库代码，而不在编译时链接库
libglib.so (glib.h) Glib工具函数，例如hash, string等
libgthread.so (glib.h) 对Glib的线程支持
libm.so (math.h) 标准C数学库
libpthread.so (pthread.h) POSIX标准Linux线程库
libz.so (zlib.h) 通用压缩程序库

库操作命令：
(1) nm 列出目标文件或二进制文件的所有符号
(2) ar 创建静态库和符号索引
(3) ldd 列出程序正常运行所需要的共享库，例如
# ldd test_mysql
linux-gate.so.1 => (0x00c59000)
libmysqlclient.so.15 => /lib/libmysqlclient.so.15 (0x009a1000)
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x0038b000)
libpthread.so.0 => /lib/libpthread.so.0 (0x004f8000)
libcrypt.so.1 => /lib/libcrypt.so.1 (0x002f0000)
libnsl.so.1 => /lib/libnsl.so.1 (0x00320000)
libm.so.6 => /lib/libm.so.6 (0x004bd000)
/lib/ld-linux.so.2 (0x0036d000)
(4) ldconfig 和动态链接和装载工具ld.so/ld-linux.so一起决定位于/usr/lib和/lib下的so库所需的链接。ldconfig创建一个从实际库到so库名的符号链接。注意/etc/ld.so.cache, /etc/ld.so.conf ldconfig -p列出/etc/ld.so.cache内的库对照链接。

环境变量：
动态链接器ld.so/ld-linux.so使用一些环境变量：
$LDLIBRARY_PATH : 格式类似$PATH，:分隔，非标准位置/usr/lib和/lib下的库或者/etc/ld.so.cache中没有的库，需要加入该变量才能被搜索到。
$LD_PRELOAD: 空格分隔，定义需要在最前面加载的库。也可以由/etc/ld.so.preload文件代替

静态库和共享库都是包含object文件的文件。

建立和使用静态库：
（1） 把代码编译成目标文件，如gcc -c libxxx.c -o libxxx.o
（2） ar: ar -rcs linxxx.a linxxx.o
（3） gcc -static: gcc test.c -o test -static -L. -lxxx
（4） 用file检查静态链接的可执行文件
（5） 用nm检查符号，静态链接没有未定义符号

共享库占用系统资源少（磁盘和内存），运行时根据共享链接从单个文件加载，速度快，维护方便。在运行时，ld.so/ld-linux.so把二进制文件中的符号名链接到适当的so库上。

建立和使用共享库：
(1) gcc -fPIC 产生与位置无关的代码，如gcc -fPIC -g -c libxxx.c -o libxxx.o
(2) gcc -shared和-soname，如gcc -g -shared -Wl,–soname, -libxxx.so -o libxxx.so.1.0.0 libxxx.o (注意-Wl,–soname, -libxxx.so 中间没有空格)
(3) gcc -Wl 把参数传递给链接器ld
(4) gcc -l显式链接C库

编译时指定非标准位置/usr/lib和/lib下的库的方式是用-L库目录指定。