linux 静态库、共享库

一、什么是库

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。

Linux操作系统支持的函数库分为静态库和动态库，动态库又称共享库。Linux系统有几个重要的目录存放相应的函数库，如/lib    /usr/lib。

二、静态函数库、动态函数库

A.  这类库的名字一般是libxxx.a；利用静态函数库编译成的文件比较大，因为整个函数库的所有数据都被整合进目标代码中，他的优点就显而易见了，即编译后的执行程序不需要外部的函数库支持，因为所有使用的函数都已经被编译进可执行文件了。当然这也会称为它的缺点，因为如果静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译，而且体积也较大。

B.这类库德名字一般是libxxx.so，动态库又称共享库；相对于静态函数库，动态函数库在编译的时候并没有被编译进目标代码中， 你的程序执行到相关函数时才调用函数库里的相应函数，因此动态函数库所产生的可执行文件比较小。由于函数库没有被整合进你的程序，而是程序运行时动态申请并调用， 所以程序的运行环境中必须提供相应的库。动态函数库的改变并不影响你的程序，所以动态函数库的升级比较方便。而且如果多个应用程序都要使用同一函数库，动态库就非常适合，可以减少应用程序的体积。

注意：不管是静态函数库还是动态函数库，都是由*.o目标文件生成。

三、函数库的创建

A.静态函数库的创建

ar -cr  libname.a   test1.o  test2.o

ar：静态函数库创建的命令

-c :create的意思

-r :replace的意思，表示当前插入的模块名已经在库中存在，则替换同名的模块。如果若干模块中有一个模块在库中不存在，ar显示一个错误信息，并不替换其他同名的模块。默认的情况下，新的成员增加在库德结尾处。

B.动态函数库的创建

gcc -shared  -fpic  -o libname.so  test1.c test2.c

-fpic:产生代码位置无关代码

-shared ：生成共享库

四、静态库和动态库的使用 

案例:

add.c

#include <stdio.h>

int add(int a,int b)

{

return a + b;

}

sub.c

#include <stdio.h>

int sub(int a,int b)

{

return a - b;

}

head.h

#ifndef _HEAD_H_

#define _HEAD_H_

extern int add(int a,int b);

extern int sub(int a,int b);

#endif

main.c

#include <stdio.h>

int main(int argc,char *argv[])

{

int a,b;

if(argc < 3)

{

fprintf(stderr,"Usage : %s argv[1] argv[2].\n",argv[0]);

return -1;

}

a = atoi(argv[1]);

b = atoi(argv[2]);

printf("a + b = %d\n",add(a,b));

printf("a - b = %d\n",sub(a,b));

return 0;

}

生成静态库



生成动态库:



使用生成的生成的库:

其中

-L 指定函数库查找的位置，注意L后面还有'.',表示在当前目录下查找

-l则指定函数库名，其中的lib和.a(.so)省略。

注意:-L是指定查找位置，-l指定需要操作的库名。

从上面的运行结果中，我们可以看到:

A.当动态库和静态库同时存在的时候，gcc默认使用的是动态库。如果强制使用静态库则需要加-static选项支持。

B.动态库生成的可执行文件，test1不能正常的运行。

C.链接静态库的可执行程序明显比链接动态库的可执行文件大。

五、让链接动态库的可执行程序正常运行。

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劲。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、/usr/lib、/lib目录找到库文件后将其载入内存。

A.一种最直接的方法，就是把生成的动态库拷贝到/usr/lib或/lib中去。

B.使用LD_LIBRARY_PATH环境变量，这个环境变量在ubuntu操作系统中默认没有，需要手动添加

C.动态在安装在其他目录下，如果想操作系统能找到它，可以通过一下步骤

<1>新建并编辑/etc/ld.so.conf.d/my.conf文件，加入库所在目录的路径

<2>执行ldconfig命令更新ld.so.cache文件

此时，在执行链接动态库的可执行文件则可以正常运行。

六、查看库中的符号

A.nm命令可以打印出库中涉及到的所有符号。库既可以是静态库也可以是动态的。

常见的三种符号:

<1>在库中被调用，但没有在库中定义(表明需要其他库支持)，用U表示

<2>在库中定义的函数，用T表示

<3>“弱态”符号，他们虽然在库中被定义，但是可能被其他库中同名的符号覆盖，用W表示。



B.ldd命令可以查看一个可执行程序依赖的共享库

七、动态加载库

用gcc -shared生成的我们称为动态库(共享库),其中动态库在运行的过程中有两种方式

A.动态链接

这种方式下，可执行程序只是做一个动态的链接，当需要用到动态库中的函数时，有加载器隐士的加载。

B.动态加载

这种方式下，在可执行程序的内部，我们可以用dlopen()这样的函数，手动进行加载，dlsym()函数找到我们想要调用函数的入口地址，然后进行调用。这种方式，在写插件程序中得到广泛应用。

相关的API:

<1>dlopen()打开一个新的动态库，并把它装入内存。该函数主要用来记载库中的符号，这些符号在编译的时候是不知道的。

dlopen()函数需要两个参数：一个文件名和一个标志。

A.文件名是我们之前接触过的动态库的名字，如果它是一个绝对路径，如:/home/cyg/worddir/libname.so，此时dlopen直接到指定的路径下打开动态库。

如果没有指定路径，仅仅指定了一个动态库的名字，此时dlopen将它先后搜索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。

B.标志指明是否立刻计算库的依赖性。

常常一个库中还依赖别的库，就是这个函数实现的时候，调用了别的库函数。不是在这个库中实现的函数我们称为位定义的符号。

如果将标志 设置为RTLD_NOW的话，则会在dlopen函数返回前，将这些未定义的符号解析出来。如果设置为RTLD_LAZY，则会在需要的时候才会去解析。

返回值：dlopen()函数会返回一个句柄作为dlsym()函数的第一个参数，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。

<2>dlerror()

当动态链接库操作函数执行失败时，dlerror可以返回出错信息，返回值为NULL时表示操作函数执行成功。

<3>void *dlsym(void *handle,char *symbol);

dlsym根据动态链接库操作句柄(handle)与符号(symbol),返回符号对应的函数的执行代码地址。由此地址，可以带参数执行相应的函数。

如程序代码 ：int (*add)(int x,int y);//函数指针

handle = dlopen("xxx.so",RTLD_LAZY);//打开共享库

add = dlsym(handle,"add");//获取add函数在共享库的地址

value = add(12,34)；//调用add函数

<4>int dlclose(void *handle);

dlclose用于关闭指定句柄的动态链接库，只有当此动态链接库的使用计数为0时，才会真正被系统卸载。

案例：

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <errno.h>

#include <dlfcn.h>

int test_dl(char *pso,char *pfu)

{

void *handle;

int (*ptest)(int x,int y);

if((handle = dlopen(pso,RTLD_LAZY)) == NULL)

{

printf("%s.\n",dlerror());

return -1;

}

if((ptest = dlsym(handle,pfu)) == NULL)

{

printf("%s.\n",dlerror());

return -1;

}

printf("ptest complete : %d.\n",ptest(12,13));

dlclose(handle);

return 0;

}

int main(int argc,char *argv[])

{

char buf[100];

char *pso,*pfun;

printf("Input xxx.so:function_name.\n");

while(1)

{

printf(">");

fgets(buf,sizeof(buf),stdin);

buf[strlen(buf)-1] = 0;

pso = strdup(strtok(buf,":"));

pfun = strdup(strtok(NULL,":"));

test_dl(pso,pfun);

}

return 0;

}

运行结果：