Linux下ELF共享库使用摘记
2015-02-08 wcdj
摘要：本文属于读书笔记，主要记录Linux下ELF（Executable and Linking Format）共享库使用几个主要注意的地方。
1 如何创建一个共享库
方法1：分步法。
gcc -g -c -fPIC -Wall mod1.c mod2.c mod3.c
gcc -g -shared -o libfoo.so mod1.o mod2.o mod3.o
方法2：一条命令。
gcc -g -fPIC -Wall mod1.c mod2.c mod3.c -shared -o libfoo.so
其中，-fPIC指定编译器生成位置独立的代码，使得代码可以在运行时被放置在任意一个虚拟地址处。
2 共享库常用的工具
ldd --- 列出动态依赖，显示一个程序运行所需的共享库。
objdump --- 获取ELF的相关信息。
readelf --- 与objdump类似。
nm --- 列出目标库或可执行程序中定义的一组符号。例如，找出哪些库定义了以crypt结尾的符号？nm -A /usr/lib/lib*.so 2>/dev/null | grep 'crypt$'
3 在运行时找出共享库
在解析库依赖时，动态链接器首先会检查各个依赖字符串，以确定它是否包含斜线（“/"）。比如，在链接可执行文件时，如果指定了一个显式的库路径名。那么，依赖字符串就会被解释成一个路径名（绝对路径名或相对路径名），并且会使用该路径名加载库。否则，动态链接器会使用下面的规则来搜索共享库。
(1) 如果可执行文件的DT_RPATH运行时库路径列表（rpath）中包含目录，并且不包含DT_RUNPATH列表，那么就搜索这些目录（按照链接程序时指定的目录顺序）。
(2) 如果定义了LD_LIBRARY_PATH环境变量，那么就会轮流搜索该变量值中以冒号分隔的各个目录。
PS: 如果可执行文件是一个set-user-ID或set-group-ID程序，那么就会忽略LD_LIBRARY_PATH变量，这项安全措施是为了防止用户欺骗动态链接器让其加载一个与可执行文件所需的库的名称一样的私有库。
(3) 如果可执行文件DT_RUNPATH运行时库路径列表中包含目录，那么就会搜索这些目录（按照链接程序时指定的目录顺序）。
(4) 检查/etc/ld.so.cache文件以确认它是否包含了与库相关的条目。
(5) 搜索/ib和/usr/lib目录。
监控动态链接器：LD_DEBUG
有些时候需要监控动态链接器的操作，以弄清楚它在搜索哪些库，这可以通过LD_DEBUG环境变量来完成。通过将这个环境变量设置为一个（或多个）标准关键词，可以从动态链接器中得到各种跟踪信息。
如果将help赋给LD_DEBUG，那么动态链接器会输出有关LD_DEBUG的帮助信息。
LD_DEBUG=help
LD_DEBUG=libs your_bin
每一行第一列值是所跟踪的进程的进程ID，当监控多个进程（如，父进程和子进程）时会用到这个值。
在默认情况下，LD_DEBUG的输出会被写到标准错误上，但可以将一个路径名赋给环境变量LD_DEBUG_OUTPUT来将输出重定向到其他地方。
如果需要给LD_DEBUG赋值多个选项，各个选项之间用逗号分隔（不能出现空格）。
LD_DEBUG对由动态链接器隐式加载的库和使用dlopen()动态加载的库都有效。
4 共享库版本和命名规则
真实名称：libname.so.major-id.minor-id
soname：libname.so.major-id
链接器名称：libname.so
PS: 如果创建私有库（即，没有安装在标准目录中），那么可以通过使用 ldconfig -n （其中，-n选项，只处理在命令行中列出目录中的库）来创建soname符号链接。例如：
gcc -g -c -fPIC -Wall mod1.c mod2.c mod3.c
gcc -g -shared -Wl, -soname,libdemo.so.1 -o libdemo.so.1.0.1 mod1.o mod2.o mod3.o
/sbin/ldconfig -nv .
// libdemo.so.1 -> libdemo.so.1.0.1
查询soname的方法：
方法1：objdump -p libfoo.so | grep SONAME
方法2：readelf -d libfoo.so | grep SONAME
5 使用静态库取代共享库
默认情况下，当链接器能够选择名称一样的共享库和静态库时，例如，在链接时使用 -Lsomedir -ldemo 并且 libdemo.so 和 libdemo.a 都存在，那么，链接器会优先使用共享库。若要强制使用静态库，可以通过：
(1) 在gcc命令行中指定静态库的路径名，包括.a扩展名。
(2) 在gcc命令行中指定 -static 选项。
(3) 使用 -Wl, -Bstatic 和 -Wl, -Bdynamic 的gcc选项来显式地指定链接器选择共享库还是静态库。
参考
TLPI, chapter 41.