[C] linux静态链接库与动态链接库详解

一顺便说说了哦
  通常情况下，对函数库的链接是放在编译时期(compile time)完成的.所有相关的对象文件(object file)与牵涉到的函数库(library)被链接合成一个可执行文件(executable file).程序在运行时，与函数库再无瓜葛，因为所有需要的函数已拷贝到自己门下。所以这些函数库被成为静态库(static libaray),通常文件名为"libxxx.a"的形式.
  其实，我们也可以把对一些库函数的链接载入推迟到程序运行的时期(runtime).这就是如雷贯耳的动态链接库(dynamic link library)技术.

二动态链接库的特点与优势
  首先让我们来看一下，把库函数推迟到程序运行时期载入的好处：
  1.可以实现进程之间的资源共享。
   什么概念呢？就是说，某个程序的在运行中要调用某个动态链接库函数的时候，操作系统首先会查看所有正在运行的程序，看在内存里是否已有此库函数的拷贝了。如果有，则让其共享那一个拷贝；只有没有才链接载入。这样的模式虽然会带来一些“动态链接”额外的开销，却大大的节省了系统的内存资源。C的标准库就是动态链接库，也就是说系统中所有运行的程序共享着同一个C标准库的代码段.
  2.将一些程序升级变得简单。用户只需要升级动态链接库，而无需重新编译链接其他原有的代码就可以完成整个程序的升级。Windows 就是一个很好的例子。
  3.甚至可以真正坐到链接载入完全由程序员在程序代码中控制。
程序员在编写程序的时候，可以明确的指明什么时候或者什么情况下，链接载入哪个动态链接库函数。你可以有一个相当大的软件，但每次运行的时候，由于不同的操作需求，只有一小部分程序被载入内存。所有的函数本着“有需求才调入”的原则，于是大大节省了系统资源。比如现在的软件通常都能打开若干种不同类型的文件，这些读写操作通常都用动态链接库来实现。在一次运行当中，一般只有一种类型的文件将会被打开。所以直到程序知道文件的类型以后再载入相应的读写函数，而不是一开始就将所有的读写函数都载入，然后才发觉在整个程序中根本没有用到它们。

三、静态动态链接库的创建
由于动态链接库函数的共享特性，它们不会被拷贝到可执行文件中。在编译的时候，编译器只会做一些函数名之类的检查。在程序运行的时候，被调用的动态链接库函数被安置在内存的某个地方，所有调用它的程序将指向这个代码段。因此，这些代码必须实用相对地址，而不是绝对地址。在编译的时候，我们需要告诉编译器，这些对象文件是用来做动态链接库的，所以要用地址不无关代码（Position Independent Code （PIC））.
源码如下:
zj@zj:~/C_pram/practice$ cat fun.c
#include<stdio.h>
void mylib1()
{
    printf("library1 routine called\n");
}
void mylib2()
{
    printf("library2 routine called\n");
}
zj@zj:~/C_pram/practice$ cat call.c
main()
{
mylib1();
mylib2();
return 0;   
}
静态链接库创建:
zj@zj:~/C_pram/practice$ gcc -c fun.c
zj@zj:~/C_pram/practice$ ar cqs libfun.a fun.o
zj@zj:~/C_pram/practice$ gcc call.c -static -L. -lfun -o fun_static_call
zj@zj:~/C_pram/practice$ ./fun_static_call
library1 routine called
library2 routine called

动态链接库创建:
/*生成动态链接库*/
zj@zj:~/C_pram/practice$ gcc fun.c -fPIC -shared -o libfun.so
/*-L指定查找动态链接库的路径,-lfun实际就是查找libfun.so*/
zj@zj:~/C_pram/practice$ gcc call.c -L. -lfun -o fun_dyn_call
/*未指定环境变量LD_LIBRARY_PATH*/
zj@zj:~/C_pram/practice$ ./fun_dyn_call
./fun_dyn_call: error while loading shared libraries: libfun.so: cannot open shared object file: No such file or directory
zj@zj:~/C_pram/practice$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:~/C_pram/practice
zj@zj:~/C_pram/practice$ ./fun_dyn_call
library1 routine called
library2 routine called



static,表示创建静态链接库,shared 标签告诉编译器这是要建立动态链接库。这与静态链接库的建立很不一样，后者用的是 ar 命令。也注意到,静态链接库的名字形式为 "libxxx.a" 后缀名为 ".a",动态链接库的名字形式为 "libxxx.so" 后缀名为 ".so"


使用动态链接库，首先需要在编译期间让编译器检查一些语法与定义。
这与静态库的实用基本一样，用的是 -Lpath 和 -lxxx 标签。如：
gcc call.c -L. -lfun -o fun_dyn_call

编译器会先在path文件夹下搜索libxxx.so文件，如果没有找到，继续搜索libxxx.a（静态库）。

四、LD_LIBRARY_PATH环境变量的设置
在程序运行期间，也需要告诉系统去哪里找你的动态链接库文件。在UNIX下是通过定义名为 LD_LIBRARY_PATH 的环境变量来实现的。只需将path赋值给此变量即可。
为了让执行程序顺利找到动态库，有三种方法：
(1)把库拷贝到/usr/lib和/lib目录下。
(2)在LD_LIBRARY_PATH环境变量中加上库所在路径。例如动态库libhello.so在/home/ting /lib目录下，以bash为例，使用命令：
$export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:~/C_pram/practice
在环境变量LD_LIBRARY_PATH后添加~/C_pram/practice
(3) 修改/etc/ld.so.conf文件，把库所在的路径加到文件末尾，并执行sudo ldconfig刷新(需要超级用户权限)。这样，加入的目录下的所有库文件都可见.
ubuntu下:
zj@zj:~/C_pram/practice$ cat /etc/ld.so.conf
include /etc/ld.so.conf.d/*.conf
zj@zj:~/C_pram/practice$ ls /etc/ld.so.conf.d/
i486-linux-gnu.conf  libc.conf
original:
zj@zj:~/C_pram/practice$ cat /etc/ld.so.conf.d/libc.conf
# libc default configuration
/usr/local/lib
after:
zj@zj:~/C_pram/practice$ cat /etc/ld.so.conf.d/libc.conf
# libc default configuration
/usr/local/lib
/home/zj/C_pram/practice
当然由于ld.so.conf包含/etc/ld.so.conf.d/*.conf,你也可以自己新建个文件vi /etc/ld.so.conf.d/myownlib.conf,然后在其中输入/home/zj/C_pram/practice.这种方法实现的reboot后应该也可以,我还没有reboot重启后告诉大家阿,或者你可以告诉我.

五.查看库中的符号
一切安排妥当后，再使用ldd命令查看可执行文件依赖于哪些库,针对动态哦
zj@zj:~/C_pram/practice$ ldd fun_static_call
    not a dynamic executable
zj@zj:~/C_pram/practice$ ldd fun_dyn_call
    linux-gate.so.1 =>  (0xb7f06000)
    libfun.so => /home/zj/C_pram/practice/libfun.so (0xb7f02000)
    libc.so.6 => /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6 (0xb7da1000)
    /lib/ld-linux.so.2 (0xb7f07000)