GNU_linux编程指南读书笔记1 库的使用
1.什么是库
在windows平台和linux平台下都大量存在着库。
本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式，可以被操作系统载入内存执行。
由于windows和linux的本质不同，因此二者库的二进制是不兼容的。
本文仅限于介绍linux下的库。
2.库的种类
linux下的库有两种：静态库和共享库（动态库）。
二者的不同点在于代码被载入的时刻不同。
静态库的代码在编译过程中已经被载入可执行程序，因此体积较大。
共享库的代码是在可执行程序运行时才载入内存的，在编译过程中仅简单的引用，因此代码体积较小。
3.库存在的意义
库是别人写好的现有的，成熟的，可以复用的代码，你可以使用但要记得遵守许可协议。
现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库，不可能每个人的代码都从零开始，因此库的存在意义非同寻常。
共享库的好处是，不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例。
4.库文件是如何产生的在linux下
静态库的后缀是.a，它的产生分两步
Step 1.由源文件编译生成一堆.o，每个.o里都包含这个编译单元的符号表
Step 2.ar命令将很多.o转换成.a，成文静态库
动态库的后缀是.so，它由gcc加特定参数编译产生。
例如:
$ gcc -fPIC -c *.c $ gcc -shared -Wl,-soname, libfoo.so.1 -o libfoo.so.1.0 *.
5.库文件是如何命名的，有没有什么规范
在linux下，库文件一般放在/usr/lib /lib下，
静态库的名字一般为libxxxx.a，其中xxxx是该lib的名称
动态库的名字一般为libxxxx.so.major.minor，xxxx是该lib的名称，major是主版本号， minor是副版本号
6.如何知道一个可执行程序依赖哪些库
ldd命令可以查看一个可执行程序依赖的共享库，
例如# ldd /bin/lnlibc.so.6
=> /lib/libc.so.6 (0×40021000)/lib/ld-linux.so.2
=> /lib/ld- linux.so.2 (0×40000000)
可以看到ln命令依赖于libc库和ld-linux库
7.可执行程序在执行的时候如何定位共享库文件
当系统加载可执行代码时候，能够知道其所依赖的库的名字，但是还需要知道绝对路径
此时就需要系统动态载入器(dynamic linker/loader)
对于elf格式的可执行程序，是由ld-linux.so*来完成的，它先后搜索elf文件的 DT_RPATH段—环境变量LD_LIBRARY_PATH—/etc/ld.so.cache文件列表—/lib/,/usr/lib目录找到库文件后将其载入内存
8.在新安装一个库之后如何让系统能够找到他
如果安装在/lib或者/usr/lib下，那么ld默认能够找到，无需其他操作。
如果安装在其他目录，需要将其添加到/etc/ld.so.cache文件中，步骤如下
1.编辑/etc/ld.so.conf文件，加入库文件所在目录的路径
2.运行ldconfig，该命令会重建/etc/ld.so.cache文件
一 库操作工具
1 nm命令列出编入目标文件或二进制文件的所有符号一种用途是查看程序调用了什么函数
另一种用途是查看一个给定库或目标文件是否提供了所需的函数
nm [options] file
nm列出了报存在file中的符号
-c|--demangle 将符号名转换为用户级的名字
-s
－u 只显示未定义的符号
－l
nm默认的输出格式是一个由符号值、符号类型和符号名三列组成的列表
T:该符号出现在目标文件的文本或代码区域
U：此成员中未定义该符号
2 ar命令
ar命令用来操作高度结构化的归档文件，该命令最常用来创建静态库－－包含一个或多个目标文件
ar也能创建和维护符号名的交叉索引表，如函数和变量名到定义他们的成员之间的交叉索引表
ar {dmpqrtx} [member] archive files.....
-c 如果归档文件不存在，则从多个文件创建归档文件，并且不显示ar发出的警告
-s 创建或升级从符号到定义他们的成员之间的交叉索引映射表
-r 向归档文件插入files，替换已有的任何同名成员。新成员添加到归档文件的末尾
-q 把files田间到存档文件末尾而不检查是否进行替换
3 ldd命令
ldd [options] file
4 ldconfig命令
5 环境变量和配置文件
动态连接器/加载器ld.so使用两个环境变量。
第一个是LD_LIBRARY_PATH,一个由冒号分割的目标清单，在这些目录下可以搜索运行时的共享库
第二个是LD_PRELOAD,一个由空格分割的、附加的、用户指定的共享库，它需要在所有的库加载之前加载。
ld.so使用两个配置文件
/etc/ld.so.conf 列出了搜索共享库时要查找的目录
/etc/ld.so.preload是环境变量$LD_PRELOAD的基于磁盘的版本
二 编写使用静态库
静态库（共享库）是包含了目标文件的文件，这些目标文件被称为模块或成员，是可以重用的预编译代码。
为了使用库代码，必须在源代码文件中包含适当的头文件并且连接到库
<stdarg.h> SNSIC可变长度参数列表工具
建立静态库：
1 把代码编译为目标文件形式
gcc -c liberr.c -o liberr.o
2 用ar创建一个归档文件：
ar rcs liberr.a liberr.o
静态库liberr.a产生，下一步吧一个程序和liberr.a链接起来
gcc errtest.c -o errtest -static -L . -lerr
为了证实已经静态链接了该程序，可以使用file命令
file errtest
三 编写并使用静态库
共享库和静态库相比的优点：
1 共享库占用的系统资源更小
2 共享库最低限度比静态库快很多
3 共享库使得代码维护的工作大大简化
编译器默认会找的目录可以用 gcc -print-search-dirs 查看
其中libraries就是库文件的搜索路径列表，各路径之间用：号隔开。
objdump -d main //通过反汇编查看main函数
使用静态库的好处：连接器可以从静态库中只取出需要的部分来做链接
gcc -c -fPIC *****.c ****.c ****.c
-f后面跟一些编译选项，PIC是其中一种，表示声称位置无关代码。
objdump -ds把反汇编指令和源代码穿插起来分析
readelf
所以共享库各段的加载地址并没有定死,可以加载到任意位置
gcc main.c -g -L. -lstack -Istack -o main
动态库的链接地址是由动态连接器在做动态链接时搜索到的，共享库的搜索路径由动态连接器决定。ld.so(8)的搜索路径：
1 首先在环境变量LD_LIBRARY_PATH所记录的路径中查找
2 从缓存文件/etc/ld.so.cache中查找。这个缓存文件由ldconfig命令读取配置文件/etc/ld.so.conf之后生成
可以将库文件所在的绝对路径添加到/etc/ld.so.conf中。
3 默认路径 /usr/lib /lib
建立动态库的过程：
1 gcc -fPIC -g -c liberr.c -o liberr.o
gcc -g -shared -Wl,-soname,liberr.so -o liberr.so.1.0.0 liberr.o -lc
ln -s liberr.so.1.0.0 liberr.so.1
ln -s liberr.so.1.0.0 liberr.so
gcc -g errtest.c -o errtest -L. -lerr
$LD_LIBRARY_PATH=$(pwd) ./errtest
或者
export LD_LIBRARY_PATH=$(pwd)
./errtest
按照共享库的命名惯例，每个共享库有三个文件名：real name、soname、linker name。
真正的库文件的名字是real name，包含完整的共享库版本号。
soname是一个符号链接的名字，只包含共享库的主版本号，引用程序的.dynamic断只记录共享库的soname
linker name仅在编译链接时使用，gcc的－L选项应该指向linker name所在的目录。
重新编译libstack，指向它的soname
gcc -shared -WL,-soname,libstack.so.1 -o libstack.so.1.0 stack.o push.o pop.o is_empty.o
这样编译生成的libstack.so.1.0是real name，但这个库文件记录了它的soname是libstack.so.1。
如果把libstack.so.1所在的目录加入到/etc/ld.so.conf中，然后运行ldconfig命令，ldconfig会自动创建一个soname的符号链接。
如果想在编译的时候使用共享库，应该再创建一个linker name链接
ln -s libstack.so.1.0 libstack.so