C語言共享庫的制作
作者:楊碩,華清遠(yuǎn)見嵌入式學(xué)院講師。
1)基本概念
共享庫也是.o文件的集合,但是這些文件由編譯器按照一種特殊的方式生成(Linux中,共享庫文件為"ELF"格式,共享庫已經(jīng)具備了可執(zhí)行條件)。
共享庫的代碼是在可執(zhí)行程序運(yùn)行時才載入內(nèi)存的,在編譯過程中僅簡單的引用,因此代碼體積較小。
模塊中各個成員的地址(變量引用和函數(shù))都是相對地址。使用此共享庫的程序在運(yùn)行時,共享庫被動態(tài)加載到內(nèi)存中并和主程序在內(nèi)存中進(jìn)行鏈接。多個可執(zhí)行程序可以共享庫文件的代碼段(不共享數(shù)據(jù)段)。
共享庫的成員對象可以被執(zhí)行(由libdl.so提供支持)。
2)如何建立和使用共享庫
1、編寫源文件:
源碼一:my_strcpy.c:(實(shí)現(xiàn)一個strcpy的功能)
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
void my_strcpy(char *des, const char *src)
{
while (*des++ = *src++);
}
源碼二:my_strcmp.c(實(shí)現(xiàn)一個strcmp的功能)
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int my_strcmp(const char *obj1, const char *obj2)
{
while (*obj1 && *obj2)
{
if (*obj1 - *obj2)
{
return (*obj1 - *obj2);
}
else
{
obj1++;
obj2++;
}
}
return 0;
}
2、生成.o文件
gcc -fPIC -c my_strcpy.c my_strcmp.c
注意:這里與建立靜態(tài)庫有所不同的是要加上參數(shù)-fPIC,意思是生成與位置無關(guān)的代碼,因?yàn)楣蚕韼戽溄拥臅r候使用的都是相對地址(偏移量),所以必須指定這項(xiàng)參數(shù)。
3、建立共享庫
gcc -shared -Wl,-soname,libmylib.so.1 -o libmylib.so.1 *.o
-shared代表要建立共享庫,-Wl, option代表把選項(xiàng)option傳給鏈接器,這里就是把soname傳給鏈接器,用于指定共享庫的版本編號,-o后面是實(shí)際的共享庫名稱。注意,這里共享庫的版本號和它的實(shí)際名稱一樣,這樣我們就不必再建立符號鏈接指向?qū)嶋H的名稱,可以省去一個符號鏈接。共享庫的版本號是保存在實(shí)際的庫里的,我們可以執(zhí)行這個命令:readelf –a libmylib.so.1 | grep libmylib.so.1,就可以看到:
0x0000000e (SONAME) Library soname: [libmylib.so.1]
共享庫里的這個版本編號是留給動態(tài)加載器(dl)用的,dl會到庫里去找這個版本號,完成動態(tài)加載的功能。
現(xiàn)在動態(tài)加載器可以找到我們創(chuàng)建的共享庫了,不過編譯器暫時還找不到這個庫,我們必須建立一個軟鏈接到實(shí)際的庫文件,而且這個軟鏈接的文件名必須是以lib開頭,以.so結(jié)尾的,這是編譯器要求的格式。所以我們只需要執(zhí)行:ln –s libmylib.so.1 libmylib.so就可以了。
也就是說,共享庫和靜態(tài)庫不同,靜態(tài)庫只是在編譯的時候需要,而共享庫在編譯和加載的時候都需要,因?yàn)樗]有被真正編譯進(jìn)可執(zhí)行程序,程序里面只是保存了對庫函數(shù)的符號引用。
4、測試共享庫
測試代碼main.c和靜態(tài)庫的相同
編譯:gcc –o main main.c –L. –lmylib
我們會發(fā)現(xiàn):編譯可以通過,但是執(zhí)行./main終端會打印出:
./main: error while loading shared libraries: libmylib.so.1: cannot open shared object file: No such file or directory
這條信息說明加載共享庫的時候出錯,加載器找不到libmylib.so.1這個共享庫,為什么?這是因?yàn)榧虞d器默認(rèn)的情況下只會到系統(tǒng)指定的路徑下去加載共享庫,指定路徑包括:/usr/lib/和/lib/。要解決這個問題可以有兩個辦法,一是執(zhí)行:export LD_LIBRARY_PATH=./把當(dāng)前路徑添加到加載器加載路徑的環(huán)境變量里面去,當(dāng)然這樣做的話每打開一次終端都要重新執(zhí)行一遍這個命令;第二種方法是可以在/usr/lib/下或者/lib/下建立一個軟鏈接libmylib.so.1指向真正的庫文件libmylib.so.1,這樣加載每次都可以找到我們的庫文件了,不過我們不推薦這種做法,除非我們制作的共享庫很成熟而且經(jīng)常被用到。
這次再執(zhí)行./main就可以看到結(jié)果:
hello linux.
hello world.
s1 < s2
3)小結(jié)
共享庫也是.o文件的集合,但它是ELF格式的。
共享庫只是在程序開始運(yùn)行時載入,在編譯時,只要簡單地指定需要使用的庫函數(shù)。
動態(tài)庫是共享庫的另一種變化形式。動態(tài)庫也是在程序運(yùn)行時載入,但與共享庫不同的是,使用的庫函數(shù)不實(shí)在程序運(yùn)行開始,而是在程序中的語句需要使用該函數(shù)時才載入。動態(tài)庫可以在程序運(yùn)行期間釋放動態(tài)庫所占用的內(nèi)存。共享庫和動態(tài)庫并沒有在程序中包含庫函數(shù)的內(nèi)容,只是包含了對其的引用,因此代碼的規(guī)模較小。
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