动态连接库 (.so文件)

Posted 2020-10-12 dy blog

C编译: 动态连接库 (.so文件)

Linux动态链接库.so文件的命名及用途总结

Linux编程练习（二）—— Linux下.so动态库的建立和调用

在“纸上谈兵: 算法与数据结构”中，我在每一篇都会有一个C程序，用于实现算法和数据结构 (比如栈和相关的操作)。在同一个程序中，还有用于测试的main()函数，结构体定义，函数原型，typedef等等。

这样的做法非常不“环保”。算法的实际运用和算法的实现混在一起。如果我想要重复使用之前的源程序，必须进行许多改动，并且重新编译。最好的解决方案是实现模块化: 只保留纯粹的算法实现，分离头文件，并编译一个库(library)。每次需要使用库的时候(比如使用栈数据结构)，就在程序中include头文件，连接库。这样，不需要每次都改动源程序。

我在这里介绍如何在UNIX环境中创建共享库 (shared library)。UNIX下，共享库以so为后缀(shared object)。共享库与Windows下的DLL类似，是在程序运行时动态连接。多个进程可以连接同一个共享库。

实现将一个自己编写的Hello.c文件打包成libHello.so动态库，并通过gcc编译工具实现用一个test.c程序调用libHello.so和自定义头文件Hello.h的过程。

具体程序代码如下：

//Hello.h文件

#include <stdio.h>
void printhello();

 

//Hello.c文件

#include <stdio.h>
void printhello()
{
  puts("Hello World!");
}

 

//test.c文件

#include “Hello.h”
int main()
{
 printhello();
 return 0;
}

 

具体操作过程：
第一步：
    将文件Hello.c编译成一个动态库：libHello.so，执行命令如下：

        $ gcc Hello.c -fPIC -shared -o libHello.so

    -shared： 该选项指定生成动态连接库（让连接器生成T类型的导出符号表，有时候也生成弱连接W类型的导出符号），不用该标志外部程序无法连接，相当于一个可执行文件；

    -fPIC：PIC指Position Independent Code，表示编译为位置独立的代码，不用此选项的话编译后的代码是位置相关的,所以动态载入时是通过代码拷贝的方式来满足不同进程的需要，而不能达到真正代码段共享的目的。

第二步：

编译上述程序。编译器需要知道.h文件位置。

• • 对于#include "..."，编译器会在当前路径搜索.h文件。你也可以使用-I选项提供额外的搜索路径，比如-I/home/vamei/test。
  • 对于#include <...>，编译器会在默认include搜索路径中寻找。

编译器还需要知道我们用了哪个库文件，在gcc中:

• • 使用-l选项说明库文件的名字。这里，我们将使用-lmystack (即libmystack库文件)。
  • 使用-L选项说明库文件所在的路径。这里，我们使用-L. (即.路径)。

如果没有提供-L选项，gcc将在默认库文件搜索路径中寻找。

 

你可以使用下面的命令，来获知自己电脑上的include默认搜索路径:

$`gcc -print-prog-name=cc1` -v   

获知库默认搜索路径:

$gcc -print-search-dirs

 

    生成Hello.c文件的动态链接库libHello.so以后，直接在包含Hello.h和libHello.so文件夹底下运行如下gcc命令：

      $ gcc test.c -lHello -L. -I`pwd` -o test

 

    -L.：-L后跟连接库的路径，‘.’表示要连接的库在当前目录中；

    -I`pwd`：表示要连接的头文件在当前目录；

    -lHello：编译器查找动态连接库时有隐含的命名规则，即在给出的名字前面加上lib，后面加上.so来确定库的名称（即：libHello.so）。

第三步：
    执行命令“$ ldd test” 打印test可执行文件的动态库依赖关系，结果输出：

      linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff16b8a000)
      libHello.so => not found
      libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fa55700c000)
      /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fa5573e4000)

    其中，“libHello.so => not found”表明链接程序找不到libHello.so文件，这是因为链接程序只寻找固定目录（一般为/lib和/usr/lib），解决方法有两种：
    方法一：把libHello.so拷贝到链接程序的搜索路径目录下（/lib或/usr/lib）。
    方法二：设置环境变量LD_LIBRARY_PATH，增加当前路径到该变量中。
        配置环境变量的方法为：

 export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:`pwd`

    这里采用第一种解决方法，再次执行“$ ldd test”，此时显示：

        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff6c7d7000)
        libHello.so => /lib/libHello.so (0x00007f818dce3000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f818d923000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f818defd000)

    libHello.so=>后有值，说明查找动态库成功。
    执行“./test”命令，正确输出相应结果。

 

ubuntu@dongyang-K46CB:~/lua$ gcc -o test test.c -lHello -L.
test.c:1:19: fatal error: Hello.h: 没有那个文件或目录
compilation terminated.
ubuntu@dongyang-K46CB:~/lua$ gcc -o test test.c -lHello -L. -I`pwd`
ubuntu@dongyang-K46CB:~/lua$ ls
Hello.c  Hello.h  iterator.lua  libHello.so  m.lua  numToCN.lua  result  test  test.c  test.lua  testModule.lua
ubuntu@dongyang-K46CB:~/lua$ ./test
./test: error while loading shared libraries: libHello.so: cannot open shared object file: No such file or directory
ubuntu@dongyang-K46CB:~/lua$ gcc test.c -lHello -L. -I`pwd` -o test
ubuntu@dongyang-K46CB:~/lua$ ldd test
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffef46eb000)
        libHello.so => not found
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fde84873000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fde84c3d000)
ubuntu@dongyang-K46CB:~/lua$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:`pwd`
ubuntu@dongyang-K46CB:~/lua$ ./test
Hello World!
ubuntu@dongyang-K46CB:~/lua$ ldd test
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffd657cc000)
        libHello.so (0x00007f84ab3a1000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f84aafd7000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f84ab5a3000)
ubuntu@dongyang-K46CB:~/lua$