什么是库?
本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式,可以被操作系统载入内存执行。由于windows和linux的本质不同,因此二者库的二进制是不兼容的。linux下的库有两种:静态库和共享库(动态库)。二者的不同点在于代码被载入的时刻不同。
静态库在程序编译时会被连接到目标代码中,程序运行时将不再需要该静态库,因此体积较大。
动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中,而是在程序运行是才被载入,因此在程序运行时还需要动态库存在,因此代码体积较小。
库存在的意义
库是别人写好的现有的,成熟的,可以复用的代码,你可以使用但要记得遵守许可协议。现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库,不可能每个人的代码都从零开始,因此库的存在意义非同寻常。共享库的好处是,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。
静态库对函数库的链接是放在编译时期(compileime)完成的。程序在运行时与函数库再无瓜葛,移植方便浪费空间和资源,因为所有相关的对象文件(object file)与牵涉到的函数库(library)被链接合成一个可执行文件(executable file)。
如何创建静态库
创建静态库用ar命令,它将很多.o转换成.a
ar crs libmyhello.a hello.o
静态库文件名的命名规范是以lib为前缀,紧接着跟静态库名,扩展名为.a。
使用静态链接库
gcc -o hello main.c -L. -lmyhello
共享库(动态库)
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(runtime)。
可以实现进程之间的资源共享。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。
动态库的命名规则
动态链接库的名字形式为 “libxxx.so” 后缀名为 “.so”针对于实际库文件,每个共享库都有个特殊的名字“soname”。在程序启动后,程序通过这个名字来告诉动态加载器该载入哪个共享库。在文件系统中,soname仅是一个链接到实际动态库的链接。对于动态库而言,每个库实际上都有另一个名字给编译器来用。它是一个指向实际库镜像文件的链接文件。这个时候soname是没有版本号的。
如何创建共享库
我们用gcc来创建共享库
#gcc -fPIC -Wall -c hello.c
gcc -shared -fPCI -o libmyhello.so hello.o
-fPIC 创建与地址无关的编译程序在执行的时候如何定位共享库文件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) 。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 。
如何让系统能够找到它
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
动态库的路径问题
为了让执行程序顺利找到动态库,有三种方法 :
(1) 把库拷贝到/usr/lib和/lib目录下。
(2) 在LD_LIBRARY_PATH环境变量中加上库所在路径。
(3) 修改/etc/ld.so.conf文件,把库所在的路径加到文件末尾,并执行ldconfig刷新。这样,加入的目录下的所有库文件都可见。
查看库中的符号
ldd命令可以查看一个可执行程序依赖的共享库
例如
ldd /bin/lnlibc.so.6
=> /lib/libc.so.6 (0×40021000)/lib/ld-linux.so.2
=> /lib/ld- linux.so.2 (0×40000000)
可以看到ln命令依赖于libc库和ld-linux库
一些参数解析
-shared:指定生成动态链接库。
-static:指定生成静态链接库。
-fPIC:表示编译为位置独立的代码,用于编译共享库。目标文件需要创建成位置无关码,概念上就是在可执行程序装载它们的时候,它们可以放在可执行程序的内存里的任何地方。
-L.:表示要连接的库在当前目录中。
-l:指定链接时需要的动态库。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。
-Wall:生成所有警告信息。
-ggdb:此选项将尽可能的生成gdb的可以使用的调试信息。
-g:编译器在编译的时候产生调试信息。
-c:只激活预处理、编译和汇编,也就是把程序做成目标文件(.o文件)。
-Wl,options:把参数(options)传递给链接器ld。如果options中间有逗号,就将options分成多个选项,然后传递给链接程序。