【Linux系统编程】第三十二弹---动态库实战指南：从零构建与高效集成的奥秘

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1、动态库

1.1、怎么做动态库

方式一

1、将.c文件编译成.o文件

[jkl@host lib]$ gcc -c mystdio.c
[jkl@host lib]$ gcc -c mymath.c
[jkl@host lib]$ ls
libmyc.a  mylib     mymath.h  mystdio.c  mystdio.o 
main.c    mymath.c  mymath.o  mystdio.h  roommate   

**2、将.o文件打包成动态库文件 **

[jkl@host lib]$ gcc *.o -o libmyc.so
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../lib64/crt1.o: In function `_start':
(.text+0x20): undefined reference to `main'
collect2: error: ld returned 1 exit status

[jkl@host lib]$ gcc -shared *.o -o libmyc.so
/usr/bin/ld: mystdio.o: relocation R_X86_64_32 against `.rodata' can not be used when making a shared object; recompile with -fPIC
/usr/bin/ld: final link failed: Nonrepresentable section on output
collect2: error: ld returned 1 exit status

• shared: 表示生成共享库格式

上面的方式不能打包成动态库文件，需要在编译成.o文件时加选项。

方式二

1、删除前面编译的.o文件

[jkl@host lib]$ rm *.o
[jkl@host lib]$ ls
libmyc.a  main.c  mylib  mymath.c  mymath.h  mystdio.c  mystdio.h  roommate  

** 2、将.c文件编译成.o文件(加选项)**

[jkl@host lib]$ gcc -fPIC -c mymath.c
[jkl@host lib]$ gcc -fPIC -c mystdio.c
[jkl@host lib]$ ls
libmyc.a  mylib     mymath.h  mystdio.c  mystdio.o  
main.c    mymath.c  mymath.o  mystdio.h  roommate   

• fPIC：产生位置无关码(position independent code)。这种代码可以在运行时被加载到内存中的任何位置，而不需要对代码本身进行修改。

3、将.o文件打包成动态库文件

[jkl@host lib]$ gcc -shared *.o -o libmyc.so
[jkl@host lib]$ ls
libmyc.a   main.c  mymath.c  mymath.o   mystdio.h  roommate  
libmyc.so  mylib   mymath.h  mystdio.c  mystdio.o  

1.2、怎么使用动态库

1、先将动态库文件拷贝到lib目录下

[jkl@host lib]$ cp libmyc.so mylib/lib
[jkl@host lib]$ tree mylib
mylib
|-- include
|   |-- mymath.h
|   `-- mystdio.h
`-- lib
    |-- libmyc.a
    `-- libmyc.so

2 directories, 4 files

2、 通过命令编译文件

[jkl@host roommate]$ gcc main.c -I mylib/include -L mylib/lib -lmyc
[jkl@host roommate]$ ls
a.out  log.txt  main.c  mylib
[jkl@host roommate]$ ./a.out
./a.out: error while loading shared libraries: libmyc.so: cannot open shared object file: No such file or directory
[jkl@host roommate]$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffde21da000)
    libmyc.so => not found
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f4245348000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f4245716000)

没有找到这个动态库文件，原因是：动态库在程序运行的时候，要找到动态库加载并运行。

为什么静态库没有找不到文件的问题？

编译期间，已经将库中的代码拷贝到我们的可执行程序内部了！加载和库没有关系了，这也是为什么静态库所占内存空间比动态库大很多的原因。

解决办法一

将动态库安装到系统中(不推荐)。

[jkl@host roommate]$ sudo cp mylib/lib/libmyc.so /lib64 # 将动态库文件拷贝到系统中，普通用户需要使用sudo提权
[sudo] password for jkl: 
[jkl@host roommate]$ gcc main.c -I mylib/include -L mylib/lib -lmyc # 默认使用动态库编译
[jkl@host roommate]$ ls
a.out  log.txt  main.c  mylib
[jkl@host roommate]$ ./a.out # 执行代码
10 + 20  = 30
[jkl@host roommate]$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff79128000)
    libmyc.so => /lib64/libmyc.so (0x00007fdef1f1b000) # 我们拷贝的动态库
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fdef1b4d000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fdef211d000)
[jkl@host roommate]$ file a.out 
a.out: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=37f079df869cdf34f19759f0317a0da027a1973a, not stripped

**删除拷贝的动态库文件 **

[jkl@host roommate]$ sudo rm /lib64/libmyc.so # 删除动态库文件
[jkl@host roommate]$ ll /lib/libmyc.so  # 查看前面拷贝的动态库文件，确认删除
ls: cannot access /lib/libmyc.so: No such file or directory
[jkl@host roommate]$ ./a.out # 删除之后就运行不了，不需要重新编译
./a.out: error while loading shared libraries: libmyc.so: cannot open shared object file: No such file or directory

解决办法二

建立软链接。

[jkl@host roommate]$ sudo ln -s /home/jkl/linux-learning/lib/roommate/mylib/lib/libmyc.so /lib64/libmyc.so # 将自己的动态库文件软链接到系统的同名文件
[jkl@host roommate]$ ll /lib64/libmyc.so # 查看软链接文件
lrwxrwxrwx 1 root root 57 Sep 10 14:06 /lib64/libmyc.so -> /home/jkl/linux-learning/lib/roommate/mylib/lib/libmyc.so
[jkl@host roommate]$ ./a.out # 运行程序
10 + 20  = 30
[jkl@host roommate]$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffd94fc9000)
    libmyc.so => /lib64/libmyc.so (0x00007f31209de000)
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f3120610000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f3120be0000)

取消软链接

[jkl@host roommate]$ sudo unlink /lib64/libmyc.so # 取消软链接
[jkl@host roommate]$ ll /lib64/libmyc.so # 查看软链接文件，没有该文件
ls: cannot access /lib64/libmyc.so: No such file or directory
[jkl@host roommate]$ ./a.out # 程序执行不了
./a.out: error while loading shared libraries: libmyc.so: cannot open shared object file: No such file or directory

解决办法三

命令行导入环境变量(内存级别的，退出就没有该环境变量了)

[jkl@host roommate]$ LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBARY_PATH:/home/jkl/linux-learning/lib/roommate/mylib/lib
[jkl@host roommate]$ echo $LD_LIBRARY_PATH
:/home/jkl/.VimForCpp/vim/bundle/YCM.so/el7.x86_64:/home/jkl/linux-learning/lib/roommate/mylib/lib
[jkl@host roommate]$ ./a.out
10 + 20  = 30
[jkl@host roommate]$ ldd
[jkl@host roommate]$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffe06fcf000)
    libmyc.so => /home/jkl/linux-learning/lib/roommate/mylib/lib/libmyc.so (0x00007f7dcb53e000)
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f7dcb170000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f7dcb740000)

退出xshell

[jkl@host roommate]$ echo $LD_LIBRARY_PATH
:/home/jkl/.VimForCpp/vim/bundle/YCM.so/el7.x86_64
[jkl@host roommate]$ ./a.out
./a.out: error while loading shared libraries: libmyc.so: cannot open shared object file: No such file or directory

解决办法四

修改.bashrc配置文件，让环境变量永久生效。

1、编辑.bashrc文件

[jkl@host ~]$ vim .bashrc
[jkl@host ~]$ source ~/.bashrc # 立即生效

**注意：如果环境变量没有生效退出XShell重新登录即可。 **

** 2、执行代码**

[jkl@host roommate]$ echo $LD_LIBRARY_PATH 
:/home/jkl/.VimForCpp/vim/bundle/YCM.so/el7.x86_64:/home/jkl/linux-learning/lib/roommate/mylib/lib
[jkl@host roommate]$ ./a.out
10 + 20  = 30
[jkl@host roommate]$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffcfdfe7000)
    libmyc.so => /home/jkl/linux-learning/lib/roommate/mylib/lib/libmyc.so (0x00007f638dac1000)
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f638d6f3000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f638dcc3000)

3、将路径从文件中删除。

[jkl@host ~]$ cat .bashrc
# .bashrc

# Source global definitions
if [ -f /etc/bashrc ]; then
    . /etc/bashrc
fi

# Uncomment the following line if you don't like systemctl's auto-paging feature:
# export SYSTEMD_PAGER=

# User specific aliases and functions
alias vim='/home/jkl/.VimForCpp/nvim'
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:~/.VimForCpp/vim/bundle/YCM.so/el7.x86_64

解决办法五

/etc/ld.so.conf.d 新增动态库搜索的配置文件，ldconfig生效。

** 1、在/etc/ld.so.conf.d 目录下新增一个.conf结尾的文件，内容为动态库文件所在目录(需要root权限)**

[jkl@host ~]$ cd /etc/ld.so.conf.d # 进入目录
[jkl@host ld.so.conf.d]$ ls
bind-export-x86_64.conf  dyninst-x86_64.conf  kernel-3.10.0-1160.108.1.el7.x86_64.conf  mysql-x86_64.conf
[jkl@host ld.so.conf.d]$ sudo touch mylib.conf # 创建文件需要提权
[sudo] password for jkl: 
[jkl@host ld.so.conf.d]$ ls
bind-export-x86_64.conf  dyninst-x86_64.conf  kernel-3.10.0-1160.108.1.el7.x86_64.conf  mylib.conf  mysql-x86_64.conf
[jkl@host ld.so.conf.d]$ sudo vim mylib.conf
[jkl@host ld.so.conf.d]$ sudo ldconfig # 让动态链接库为系统所共享

** 2、执行代码**

[jkl@host roommate]$ ./a.out
10 + 20  = 30
[jkl@host roommate]$ ldd
ldd: missing file arguments
Try `ldd --help' for more information.
[jkl@host roommate]$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fffacf78000)
    libmyc.so => /home/jkl/linux-learning/lib/roommate/mylib/lib/libmyc.so (0x00007f48d1437000)
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f48d1069000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f48d1639000)

动静态库总结

**动静态库的最终意义还是提高开发效率。 **

2、外部库使用

系统中其实有很多库，它们通常由一组互相关联的用来完成某项常见工作的函数构成。
比如用来处理屏幕显示情况的函数（ncurses库）

#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
  double x = pow(2.0, 3.0);
  printf("The cubed is %f\n", x);
  return 0;
}

**使用外部库链接 **

[jkl@host lib]$ gcc -Wall calc.c -o calc -lm
[jkl@host lib]$ ldd calc
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffdf00a1000)
    libm.so.6 => /lib64/libm.so.6 (0x00007fb17991b000)
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fb17954d000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fb179c1d000)
[jkl@host lib]$ ./calc
The cubed is 8.000000

**有链接到外部库。 **

• lm表示要链接libm.so或者libm.a库文件

库文件名称和引入库的名称

• 如：libc.so -> c库，去掉前缀lib，去掉后缀.so,.a

直接编译

[jkl@host lib]$ gcc calc.c
[jkl@host lib]$ ./a.out
The cubed is 8.000000
[jkl@host lib]$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fffb4359000)
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f2081cb1000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f208207f000)

**可执行程序的结果是一样的，只是链接到的库有差别。 **