Linux下编译动态链接库与使用详解

时间：2022-09-03 15:50:42

linux下库的简介

两种库

  1. 静态库
  2. 动态库
    区别：在于代码被载入的时刻不同。静态库的代码在编译过程中已经被载入可执行程序，因此体积较大。共享库的代码是在可执行程序运行时才载入内存的，在编译过程中仅简单的引用，因此代码体积较小

库的存储位置和命名规范

存储：一般放在/usr/lib和/lib下
命名规范：
1. 静态库的名字一般为libxxxx.a，其中xxxx是该lib的名称
2. 动态库的名字一般为libxxxx.so.major.minor，xxxx是该动态库的名称，major是主版本号， minor是副版本号

查看一个可执行程序依赖哪些库
ldd命令可以查看一个可执行程序依赖的共享库

在新安装一个库之后如何让系统能够找到他
如果安装在/lib或者/usr/lib下，那么ld默认能够找到，无需其他操作。
如果安装在其他目录，需要将其添加到/etc/ld.so.cache文件中，步骤如下
1. 编辑/etc/ld.so.conf文件，加入库文件所在目录的路径
2. 运行ldconfig，该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

编写动态链接库

头文件so.h

#ifndef SO_H
#define SO_H

int add(int a, int b);


#endif /*SO_H*/

实现文件so.c

#include "so.h"

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

编译动态链接库

gcc -fPIC -c so.c //生成so.o
gcc -shared -o libtest.so so.o
(上面两行可以整合成一行：gcc so.c -fPIC -shared -o libtest.so)
注：

  1. -fpic 使输出的对象模块是按照可重定位地址方式生成的(即与位置无关)。
  2. -shared指定把对应的源文件生成对应的动态链接库文件libtest.so文件
    通过nm -g libtest.so可以看到，导出符号表中已经有add这个符号了：
$ nm -g libtest.so 
0000000000000670 T add
0000000000201030 B __bss_start
                 w __cxa_finalize@@GLIBC_2.2.5
0000000000201030 D _edata
0000000000201038 B _end
0000000000000684 T _fini
                 w __gmon_start__
0000000000000540 T _init
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
                 w _Jv_RegisterClasses

使用动态库

  1. 隐式链接(编译时链接)
    编写主程序main.c：
#include <stdio.h>
#include "so.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("%d\n", add(1, 2));
    return 0;
}

使用gcc main.c -L. -ltest -o test进行编译。

  • -L：添加库文件的搜索路径
  • -l：指定需要链接的库。该名称是处在头lib和后缀.so中的名称，如上动态库libtest.so的l参数为-l test

此时通过readelf test -d已经能看到生成的可执行文件test的Dynamic section里依赖libtest.so了

$ readelf test -d

Dynamic section at offset 0xe18 contains 25 entries:
  Tag        Type                         Name/Value
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libtest.so]
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libc.so.6]
......

dynamic symbols中也有一个undefined symbol(add)

$ nm -D test 
                 U add
0000000000601048 B __bss_start
0000000000601048 D _edata
0000000000601050 B _end
00000000004007b4 T _fini
                 w __gmon_start__
0000000000400578 T _init
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
                 w _Jv_RegisterClasses
                 U __libc_start_main
                 U printf

在执行隐式链接的程序之前要注意设置LD_LIBRARY_PATH环境变量，或者把前面生成的libtest.so复制到系统路径下，否则会找不到动态库。

$ ./test 
./test: error while loading shared libraries: libtest.so: cannot open shared object file: No such file or directory

$ export LD_LIBRARY_PATH=.

$ ./test 
3
  1. 显式链接(运行时链接)
    编写主程序dyn_main.c
#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    void *dl = NULL;
    int (*add)(int a, int b);
    dl = dlopen( "./libtest.so", RTLD_LAZY);
    if( dl == NULL )
    {
        printf("so loading error.\n");
        return 1;
    }
    add = (int(*)(int, int))dlsym(dl, "add");
    if( dlerror() != NULL )
    {
        printf("fun load error.\n");
        return 1;
    }
    printf("%d\n", add(1, 2));
    return 0;
}

使用gcc dyn_main.c -ldl -o dyn_test编译。

这时通过readelf dyn_test -d可以发现，dyn_test不依赖libtest.so：

$ readelf dyn_test -d

Dynamic section at offset 0xe18 contains 25 entries:
  Tag        Type                         Name/Value
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libdl.so.2]
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libc.so.6]
......

dyn_test的dynamic symbols中也没有add：

$ nm -D dyn_test 
                 U dlerror
                 U dlopen
                 U dlsym
                 w __gmon_start__
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
                 w _Jv_RegisterClasses
                 U __libc_start_main
                 U printf
                 U puts

运行程序也不需要设置LD_LIBRARY_PATH环境变量

$ ./dyn_test 
3

参考资料
Linux下编译链接动态库

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