Linux C/C++如何使用.so动态链接库？

在某些时候，您可能必须在运行时加载库才能使用其功能。 在为程序编写某种插件或模块体系结构时，这种情况最常见。

在Linux C/C++语言中，加载库非常简单，只需调用dlopen，dlsym和dlclose就足够了。

动态装载库API

动态库的运行时加载时通过一系列由动态链接器（dynamic linker）提供的API来实现的，这几个API的实现都是在libdl.so中的，且相关的声明和常量定义在头文件中。

下面列出了这些API：

• dlopen，打开一个库，并为使用该库做些准备。

void *dlopen(const char *filename, int flag);
/*
　mode：分为这两种
　　RTLD_LAZY 暂缓决定，等有需要时再解出符号 
　　RTLD_NOW 立即决定，返回前解除所有未决定的符号。
　　RTLD_LOCAL
　　RTLD_GLOBAL 允许导出符号
　　RTLD_GROUP
　　RTLD_WORLD 
　　*/

• dlsym，在打开的库中查找符号的值。

void *dlsym(void *handle, const char *symbol);

• dlclose，卸载一个已经加载的模块。

int dlclose(void *handle);

• dlerror，返回一个描述最后一次调用dlopen、dlsym，或dlclose的错误信息的字符串。

char *dlerror(void);

gcc -fPIC、-shared选项

如果想创建一个动态链接库，可以使用 GCC 的-shared选项。输入文件可以是源文件、汇编文件或者目标文件。

另外还得结合-fPIC选项。-fPIC 选项作用于编译阶段，告诉编译器产生与位置无关代码（Position-Independent Code）。

这样一来，产生的代码中就没有绝对地址了，全部使用相对地址，所以代码可以被加载器加载到内存的任意位置，都可以正确的执行。这正是共享库所要求的，共享库被加载时，在内存的位置不是固定的

例如，从源文件生成动态链接库：

 gcc -fPIC -shared libplugin.c -o libplugin.so

实例

使用 gcc 将 libshared.c 、libplugin.c 各编译成共享对象文件libshared.so、libplugin.so

Makefile

executable: main.c libshared.so libplugin.so
	$(CC) -pie -fPIC -L. main.c -lshared -ldl -o executable

libshared.so: libshared.c
	$(CC) -fPIC -shared -rdynamic libshared.c -o libshared.so

libplugin.so: libplugin.c
	$(CC) -fPIC -shared libplugin.c -o libplugin.so

clean:
	rm -f executable libshared.so libplugin.so testcase.zip

run: executable
	./run.sh

zip: executable
	rm -f testcase.zip
	zip testcase.zip executable libshared.so libplugin.so run.sh


.PHONY: run clean zip

libplugin.c它有一个简单的函数调用extern函数libshared_get_value()。它不针对链接libshared.so

//libplugin.c
#include 

extern int libshared_get_value();

void plugin_function() {
	printf("plugin: value = %d\n", libshared_get_value());
}

libshared.c其中包含功能libshared_get_value()。它是作为名为的共享库构建的libshared.so。

int libshared_get_value()
{ 
	return 42; 
}

使用sh run.sh运行可执行文件。

LD_LIBRARY_PATH=. ./executable

main.c与libshared.so和链接libshared_get_value()。

#include 
#include 

typedef void (*plugin_function_t)();

extern int libshared_get_value();

int main(int argc, char *argv[]) 
{
	void* plugin_handle = dlopen("./libplugin.so", RTLD_LAZY);
	if (plugin_handle == NULL) {
		printf("dlopen failed: %s\n", dlerror());
		return 1;
	}
	plugin_function_t plugin_function = dlsym(plugin_handle, "plugin_function");
	if (plugin_function == NULL) {
		printf("plugin_function not found\n");
		return 1;
	}

	printf("main: value = %d\n", libshared_get_value());
	plugin_function();

	return 0;
}

我们使用dlopen打开一个.so，并将其加载到进程的地址空间，完成初始化过程。当库被装入后，可以把 dlopen() 返回的句柄作为给 dlsym() 的第一个参数，以获得符号在库中的地址。使用这个地址，就可以获得库中特定函数的指针，并且调用装载库中的相应函数。

总结

上面我们使用dlopen、dlsym、dlclose加载动态链接库，为了使程序方便扩展，具备通用性，可以采用插件形式，这种情况在开发中最常见。

而Linux 下动态链接库的文件后缀为.so，它是一种特殊的目标文件，可以在程序运行时被加载进来。

使用动态链接库的优点是：程序的可执行文件更小，便于程序的模块化以及更新，同时，有效内存的使用效率更高。

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