linux动态链接库

前言

静态链接库会编译进可执行文件，并被加载到内存，会造成空间浪费

静态链接库对程序的更新、部署、发布带来麻烦。如果静态库更新了，使用它的应用程序都需要重新编译、发布给用户（对于玩家来说，可能是一个很小的改动，却导致整个程序重新下载，全量更新）

动态库在程序编译时并不会被链接到目标代码中，而是在执行文件中记录对动态库的引用，在程序运行时才被载入。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，规避了空间浪费问题。动态库在程序运行时才被载入，也解决了静态库对程序的更新、部署和发布带来的麻烦，用户只需要更新动态库即可，增量更新。

Linux下动态库文件的文件名形如 libxxx.so，其中so是 Shared Object 的缩写，即可以共享的目标文件。

特点

• 动态库把对一些库函数的链接载入推迟到程序运行的时期
• 可以实现进程之间的资源共享。（因此动态库也称为共享库）
• 将一些程序升级变得简单。
• 甚至可以真正做到链接载入完全由程序员在程序代码中控制（显示调用）

生成动态链接库

1. 编写源文件
2. 将一个或几个源文件编译链接，生成共享库。
3. 通过 -L<path> -lxxx 的gcc选项链接生成的libxxx.so。
4. 把 libxxx.so 放入链接库的标准路径，或指定 LD_LIBRARY_PATH，才能运行链接了libxxx.so的程序。

例子

源文件

add.c

int add(int a, int b)
{
        return a + b;
}

subtract.c

int subtract(int a, int b)
{
        return a - b;
}

编译

gcc -fPIC -c add.c
gcc -fPIC -c subtract.c

其中，PIC是 Position Independent Code 的缩写，表示要生成位置无关的代码，这是动态库需要的特性

链接

gcc -shared -o libmymath.so subtract.o add.o

-shared是链接选项，告诉gcc生成动态库而不是可执行文件

这两步可以合并成一个命令：

gcc -o libmymath.so -fPIC -shared subtract.c add.c

编写头文件

#ifndef _MYMATH_H_
#define _MYMATH_H_

int add(int, int);
int subtract(int, int);

#endif

使用链接库

main.c

#include <stdio.h>
#include "mymath.h"


int main()
{
        printf("%d, %d
", add(2, 3), subtract(9, 8));

        return 0;
}

链接

gcc main.c -L. -lmymath

如果同一目录下同时存在同名的动态库和静态库，比如 libmymath.so 和 libmymath.a 都在当前路径下，则gcc会优先链接动态库。

运行

当执行 ./a.out，发现程序报错

./a.out: error while loading shared libraries: libmymath.so: cannot open shared object file: No such file or directory

这涉及到程序如何定位共享库文件

1. 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)
2. 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。

/etc/ld.so.cache 是 ldconfig 程序读取 /etc/ld.so.conf 文件生成的

所以，我们想让程序找到自己写的动态链接库，有如下方法：

• 指定 LD_LIBRARY_PATH 环境变量为 libmymath.so 文件所在的目录
• 编辑/etc/ld.so.conf文件，加入库文件所在目录的路径; 同时，运行ldconfig ，该命令会重建/etc/ld.so.cache文件
• 把 libmymath.so 拷贝到/lib或者/usr/lib下，那么ld默认能够找到，无需其他操作

我们可以执行：

LD_LIBRARY_PATH=. ./a.out

Makefile

.PHONY: all

all: build target

build: libmymath.so
libmymath.so: add.o subtract.o
        gcc -o $@ -shared $^
add.o: add.c
        gcc -c -fPIC $<
subtract.o: subtract.c
        gcc -c -fPIC $<

target: a.out
a.out: main.c
        gcc main.c -L. -lmymath

.PHONY: clean
clean:
        rm *.o a.out libmymath.so