關於Linux靜態庫和動態庫的分析

1.什麽是庫
在windows平臺和linux平臺下都大量存在著庫。
本質上來說庫是一種可運行代碼的二進制形式。能夠被操作系統加載內存運行。
因為windows和linux的本質不同，因此二者庫的二進制是不兼容的。
本文僅限於介紹linux下的庫。

2.庫的種類
linux下的庫有兩種：靜態庫和共享庫（動態庫）。

二者的不同點在於代碼被加載的時刻不同。
靜態庫的代碼在編譯過程中已經被加載可運行程序，因此體積較大。
共享庫的代碼是在可執行程序執行時才加載內存的。在編譯過程中僅簡單的引用，因此代碼體積較小。

3.

4.庫文件是怎樣產生的在linux下
靜態庫的後綴是.a。它的產生分兩步
Step 1. 由源文件編譯生成一堆.o。每一個.o裏都包括這個編譯單元的符號表
Step 2. ar命令將非常多.o轉換成.a，成文靜態庫
動態庫的後綴是.so，它由gcc加特定參數編譯產生。
比如:
$ gcc -fPIC -c *.c $ gcc -shared -Wl,-soname, libfoo.so.1 -o libfoo.so.1.0 *.

5.庫文件是怎樣命名的，有沒有什麽規範
在linux下，庫文件一般放在/usr/lib /lib下。
靜態庫的名字一般為libxxxx.a，當中xxxx是該lib的名稱
動態庫的名字一般為libxxxx.so.major.minor，xxxx是該lib的名稱。major是主版本， minor是副版本

6.怎樣知道一個可運行程序依賴哪些庫
ldd命令能夠查看一個可運行程序依賴的共享庫，
比如# ldd /bin/lnlibc.so.6
=> /lib/libc.so.6 (0×40021000)/lib/ld-linux.so.2
=> /lib/ld- linux.so.2 (0×40000000)
能夠看到ln命令依賴於

7.可運行程序在運行的時候怎樣定位共享庫文件
當系統載入可運行代碼時候。可以知道其所依賴的庫的名字，可是還須要知道絕對路徑
此時就須要系統動態加載器(dynamic linker/loader)
對於elf格式的可運行程序，是由ld-linux.so*來完畢的，它先後搜索elf文件的 DT_RPATH段—環境變量LD_LIBRARY_PATH—/etc/ld.so.cache文件列表—/lib/,/usr/lib文件夾找到庫文件後將其加載內存

8.在新安裝一個庫之後怎樣讓系統可以找到他
假設安裝在/lib或者/usr/lib下，那麽ld默認可以找到。無需其它操作。
假設安裝在其它文件夾。須要將其加入到/etc/ld.so.cache文件裏，過程例如以下
1.編輯/etc/ld.so.conf文件，增加庫文件所在文件夾的路徑
2.執行ldconfig。該命令會重建/etc/ld.so.cache文件

我們通常把一些公用函數制作成函數庫，供其他程序使用。

函數庫分為靜態庫和動態庫兩種。

靜態庫在程序編譯時會被連接到目標代碼中，程序執行時將不再須要該靜態庫。動態庫在程序編譯時並不會被連接到目標代碼中。而是在程序執行是才被加載，因此在程序執行時還須要動態庫存在。

本文主要通過舉例來說明在Linux 中怎樣創建靜態庫和動態庫，以及使用它們。在創建函數庫前，我們先來準備舉例用的源程序，並將函數庫的源程序編譯成.o文件。

第1步：編輯得到舉例的程序--hello.h、hello.c和main.c；

hello.h(見程序1)為該函數庫的頭文件。

hello.c(見程序2)是函數庫的源程序。當中包括公用函數hello。該函數將在屏幕上輸出"Hello XXX!"。

main.c(見程序3)為測試庫文件的主程序，在主程序中調用了公用函數hello。

程序1: hello.h

#ifndef HELLO_H

#define HELLO_H

void hello(const char *name);

#endif //HELLO_H

程序2: hello.c

#include <stdio.h>

void hello(const char *name)

{

printf("Hello %s!\n", name);

}

#include "hello.h"

int main()

{

hello("everyone");

return 0;

}

第2步：將hello.c編譯成.o文件；

不管靜態庫，還是動態庫，都是由.o文件創建的。因此，我們必須將源程序hello.c通過gcc先編譯成.o文件。

在系統提示符下鍵入下面命令得到hello.o文件。

# gcc -c hello.c

我們執行ls命令看看是否生存了hello.o文件。

# ls

hello.c hello.h hello.o main.c

在ls命令結果中，我們看到了hello.o文件。本步操作完畢。

以下我們先來看看怎樣創建靜態庫，以及使用它。

第3步：由.o文件創建靜態庫。

靜態庫文件名稱的命名規範是以lib為前綴。緊接著跟靜態庫名。擴展名為.a。比如：我們將創建的靜態庫名為myhello，則靜態庫文件名稱就是libmyhello.a。

在創建和使用靜態庫時，須要註意這點。創建靜態庫用ar命令。

在系統提示符下鍵入下面命令將創建靜態庫文件libmyhello.a。

# ar cr libmyhello.a hello.o

我們相同執行ls命令查看結果：# ls ls命令結果中有libmyhello.a。

hello.c hello.h hello.o libmyhello.a main.c

第4步：在程序中使用靜態庫。

靜態庫制作完了，怎樣使用它內部的函數呢？僅僅須要在使用到這些公用函數的源程序中包括這些公用函數的原型聲明。然後在用gcc命令生成目標文件時指明靜態庫名。gcc將會從靜態庫中將公用函數連接到目標文件裏。

註意。gcc會在靜態庫名前加上前綴lib。然後追加擴展名.a得到的靜態庫文件名稱來查找靜態庫文件。

在程序3:main.c中。我們包括了靜態庫的頭文件hello.h，然後在主程序main中直接調用公用函數hello。以下先生成目標程序hello。然後執行hello程序看看結果怎樣。

# gcc -o hello main.c -L. -lmyhello

# ./hello

Hello everyone!

我們刪除靜態庫文件試試公用函數hello是否真的連接到目標文件 hello中了。

# rm libmyhello.a

rm: remove regular file `libmyhello.a‘?

y

# ./hello

Hello everyone!

程序照常執行，靜態庫中的公用函數已經連接到目標文件裏了。

我們繼續看看怎樣在Linux中創建動態庫。

我們還是從.o文件開始。

第5步：由.o文件創建動態庫文件。

動態庫文件名稱命名規範和靜態庫文件名稱命名規範類似。也是在動態庫名添加前綴lib，但其文件擴展名為.so。

比如：我們將創建的動態庫名為myhello，則動態庫文件名稱就是libmyhello.so。

用gcc來創建動態庫。

在系統提示符下鍵入下面命令得到動態庫文件libmyhello.so。

# gcc -shared -fPIC -o libmyhello.so hello.o

我們照樣使用ls命令看看動態庫文件是否生成。# ls

hello.c hello.h hello.o libmyhello.so main.c

第6步：在程序中使用動態庫；

在程序中使用動態庫和使用靜態庫全然一樣，也是在使用到這些公用函數的源程序中包括這些公用函數的原型聲明，然後在用gcc命令生成目標文件時指明動態庫名進行編譯。我們先執行gcc命令生成目標文件，再執行它看看結果。

# gcc -o hello main.c -L. –lmyhello

$gcc–o app main.c /home/test/program/ibmyLib.so

$gcc -o app2 main.c $PWD/libmyhelloso.so

# ./hello

./hello: error while loading shared libraries: libmyhello.so: cannot open shared object file: No such file or directory

#

哦！出錯了。快看看錯誤提示。原來是找不到動態庫文件libmyhello.so。

程序在執行時，會在/usr/lib和/lib等文件夾中查找須要的動態庫文件。若找到，則加載動態庫。否則將提示類似上述錯誤而終止程序執行。我們將文件libmyhello.so拷貝到文件夾/usr/lib中，再試試。

# mv libmyhello.so /usr/lib

# ./hello

./hello: error while loading shared libraries: /usr/lib/libhello.so: cannot restore segment prot after reloc: Permission denied
因為SELinux引起。

# chcon -t texrel_shlib_t /usr/lib/libhello.so

# ./hello

Hello everyone!

#

成功了。這也進一步說明了動態庫在程序執行時是須要的。