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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。

在链接动态库生成可执行文件时,并不会把动态库的代码复制到执行文件中,而是在执行文件中记录对动态库的引用。

程序执行时,再去加载动态库文件。如果动态库已经加载,则不必重复加载,从而能节省内存空间。

Linux下生成和使用动态库的步骤如下:

  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。

下面通过实例详细讲解。

编写源文件

建立一个源文件: max.c,代码如下:

int max(int n1, int n2, int n3)
{
    int max_num = n1;
    max_num = max_num < n2? n2: max_num;
    max_num = max_num < n3? n3: max_num;
    return max_num;
}

编译生成共享库:

gcc -fPIC -shared -o libmax.so max.c

我们会得到libmax.so。

实际上上述过程分为编译和链接两步, -fPIC是编译选项,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; -shared是链接选项,告诉gcc生成动态库而不是可执行文件。

上述的一行命令等同于:

gcc -c -fPIC max.c
gcc -shared -o libmax.so max.o

为动态库编写接口文件

为了让用户知道我们的动态库中有哪些接口可用,我们需要编写对应的头文件。

建立 max.h ,输入以下代码:

#ifndef __MAX_H__
#define __MAX_H__

int max(int n1, int n2, int n3);

#endif

测试,链接动态库生成可执行文件

建立一个使用max函数的test.c,代码如下:

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 10, b = -2, c = 100;
    printf("max among 10, -2 and 100 is %d.\n", max(a, b, c));
    return 0;
}

gcc test.c -L. -lmax 生成a.out,其中-lmax表示要链接libmax.so-L.表示搜索要链接的库文件时包含当前路径。

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

运行

运行 ./a.out 会得到以下的错误提示。

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

找不到libmax.so,原来Linux是通过 /etc/ld.so.cache 文件搜寻要链接的动态库的。 而 /etc/ld.so.cache 是 ldconfig 程序读取 /etc/ld.so.conf 文件生成的。 (注意, /etc/ld.so.conf 中并不必包含 /lib/usr/libldconfig程序会自动搜索这两个目录)

如果我们把 libmax.so 所在的路径添加到 /etc/ld.so.conf 中,再以root权限运行 ldconfig 程序,更新 /etc/ld.so.cachea.out运行时,就可以找到 libmax.so

但作为一个简单的测试例子,让我们改动系统的东西,似乎不太合适。 还有另一种简单的方法,就是为a.out指定 LD_LIBRARY_PATH

LD_LIBRARY_PATH=. ./a.out

程序就能正常运行了。LD_LIBRARY_PATH=. 是告诉 a.out,先在当前路径寻找链接的动态库。

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. (http://blog.chinaunix.net/uid-23592843-id-223539.html)

makefile让工作自动化

编写makefile,内容如下:

.PHONY: build test clean

build: libmax.so

libmax.so: max.o
    gcc -o $@  -shared $<

max.o: max.c
    gcc -c -fPIC $<

test: a.out

a.out: test.c libmax.so
    gcc test.c -L. -lmax
    LD_LIBRARY_PATH=. ./a.out

clean:
    rm -f *.o *.so a.out

make build就会生成libmax.somake test就会生成a.out并执行,make clean会清理编译和测试结果。

2015-03-11 Wed