linux静态链接库与动态链接库的区别及动态库的创建.docx
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linux静态链接库与动态链接库的区别及动态库的创建
linux静态链接库与动态链接库的区别及动态库的创建
一、引言
通常情况下，对函数库的链接是放在编译时期（compiletime）完成的。
所有相关的对象文件（objectfile）与牵涉到的函数库（library）被链接合成一个可执行文件（executablefile）。
程序在运行时，与函数库再无瓜葛，因为所有需要的函数已拷贝到自己门下。
所以这些函数库被成为静态库（staticlibaray），通常文件名为“libxxx.a”的形式。
其实，我们也可以把对一些库函数的链接载入推迟到程序运行的时期（runtime）。
这就是如雷贯耳的动态链接库（dynamiclinklibrary）技术。
二、动态链接库的特点与优势
首先让我们来看一下，把库函数推迟到程序运行时期载入的好处：
1.可以实现进程之间的资源共享。
什么概念呢？
就是说，某个程序的在运行中要调用某个动态链接库函数的时候，操作系统首先会查看所有正在运行的程序，看在内存里是否已有此库函数的拷贝了。
如果有，则让其共享那一个拷贝；只有没有才链接载入。
这样的模式虽然会带来一些“动态链接”额外的开销，却大大的节省了系统的内存资源。
C的标准库就是动态链接库，也就是说系统中所有运行的程序共享着同一个C标准库的代码段。
2.将一些程序升级变得简单。
用户只需要升级动态链接库，而无需重新编译链接其他原有的代码就可以完成整个程序的升级。
Windows就是一个很好的例子。
3.甚至可以真正坐到链接载入完全由程序员在程序代码中控制。
程序员在编写程序的时候，可以明确的指明什么时候或者什么情况下，链接载入哪个动态链接库函数。
你可以有一个相当大的软件，但每次运行的时候，由于不同的操作需求，只有一小部分程序被载入内存。
所有的函数本着“有需求才调入”的原则，于是大大节省了系统资源。
比如现在的软件通常都能打开若干种不同类型的文件，这些读写操作通常都用动态链接库来实现。
在一次运行当中，一般只有一种类型的文件将会被打开。
所以直到程序知道文件的类型以后再载入相应的读写函数，而不是一开始就将所有的读写函数都载入，然后才发觉在整个程序中根本没有用到它们。
三、动态链接库的创建
由于动态链接库函数的共享特性，它们不会被拷贝到可执行文件中。
在编译的时候，编译器只会做一些函数名之类的检查。
在程序运行的时候，被调用的动态链接库函数被安置在内存的某个地方，所有调用它的程序将指向这个代码段。
因此，这些代码必须实用相对地址，而不是绝对地址。
在编译的时候，我们需要告诉编译器，这些对象文件是用来做动态链接库的，所以要用地址不无关代码（PositionIndependentCode（PIC））。
对gcc编译器，只需添加上-fPIC标签，如：
gcc-fPIC-cfile1.c
gcc-fPIC-cfile2.c
gcc-sharedlibxxx.sofile1.ofile2.o
注意到最后一行，-shared标签告诉编译器这是要建立动态链接库。
这与静态链接库的建立很不一样，后者用的是ar命令。
也注意到，动态链接库的名字形式为“libxxx.so”后缀名为“.so”
四、动态链接库的使用
使用动态链接库，首先需要在编译期间让编译器检查一些语法与定义。
这与静态库的实用基本一样，用的是-Lpath和-lxxx标签。
如：
gccfile1.ofile2.o-Lpath-lxxx-oprogram.exe
编译器会先在path文件夹下搜索libxxx.so文件，如果没有找到，继续搜索libxxx.a（静态库）。
在程序运行期间，也需要告诉系统去哪里找你的动态链接库文件。
在UNIX下是通过定义名为LD_LIBRARY_PATH的环境变量来实现的。
只需将path赋值给此变量即可。
csh命令为：
setenvLD_LIBRARY_PATHyour/full/path/to/dll
一切安排妥当后，你可以用ldd命令检查是否连接正常。
lddprogram.exe
编译参数解析
最主要的是GCC命令行的一个选项:
-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
l-fPIC：
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。
l-L.：
表示要连接的库在当前目录中
l-ltest：
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
lLD_LIBRARY_PATH：
这个环境变量指示动态连接器可以装载动态库的路径。
l当然如果有root权限的话，可以修改/etc/ld.so.conf文件，然后调用/sbin/ldconfig来达到同样的目的，不过如果没有root权限，那么只能采用输出LD_LIBRARY_PATH的方法了。
4、注意
调用动态库的时候有几个问题会经常碰到，有时，明明已经将库的头文件所在目录通过“-I”include进来了，库所在文件通过“-L”参数引导，并指定了“-l”的库名，但通过ldd命令察看时，就是死活找不到你指定链接的so文件，这时你要作的就是通过修改LD_LIBRARY_PATH或者/etc/ld.so.conf文件来指定动态库的目录。
通常这样做就可以解决库无法链接的问题了。
五、静态库的创建和使用：
1、生成静态库：
库名libmylib.a
arrcslibmylib.amylib.o
2、将静态库copy到/usr/lib/或/lib/目录下
cplibmylib.a/usr/lib/
3、静态库的使用
比如测试文件为test.c
gcc-0testtest.c-lmylib
-l为选项，mylib为库名。
mylib为libmylib的中间部分，Linux下约定所有库都以前缀lib开始
静态库以.a结尾，动态库以.so结尾。
再编译程式时，无需带上前缀和后缀。
注意：
静态库的命名需要以"lib"开头，否者连接是编译器无法找到库
大家都知道，在WINDOWS系统中有很多的动态链接库（以.DLL为后缀的文件，DLL即DynamicLinkLibrary）。
这种动态链接库，和静态函数库不同，它里面的函数并不是执行程序本身的一部分，而是根据执行程序需要按需装入，同时其执行代码可在多个执行程序间共享，节省了空间，提高了效率，具备很高的灵活性，得到越来越多程序员和用户的青睐。
那么，在LINUX系统中有无这样的函数库呢？
答案是肯定的，LINUX的动态链接库不仅有，而且为数不少。
在/lib目录下，就有许多以.so作后缀的文件，这就是LINUX系统应用的动态链接库，只不过与WINDOWS叫法不同，它叫so，即SharedObject，共享对象。
（在LINUX下，静态函数库是以.a作后缀的）X-WINDOW作为LINUX下的标准图形窗口界面，它本身就采用了很多的动态链接库（在/usr/X11R6/lib目录下），以方便程序间的共享，节省占用空间。
着名的APACHE网页服务器，也采用了动态链接库，以便扩充程序功能。
你只需将PHP动态链接库拷到其共享目录，修改一下配置，APACHE就可以支持PHP网页了。
如果你愿意，可以自己编写动态链接库，让APACHE支持你自己定义的网页格式。
这就是动态链接的好处。
1、LINUX下动态链接库的创建
在LINUX系统下，创建动态链接库是件再简单不过的事情。
只要在编译函数库源程序时加上-shared选项即可，这样所生成的执行程序即为动态链接库。
从某种意义上来说，动态链接库也是一种执行程序。
按一般规则，程序名应带.so后缀。
下面举个例子说说。
我准备编写两个函数，一个用于查询当前日期getdate，一个用于查询当前时间gettime，并将这两个函数存于动态链接库my.so中。
为此，需要做以下几项工作。
1.1编写用户接口文件datetime.h，内容如下（每行前面的数字为行号）：
----------------------------------------------------------------------
1/*datetime.h:
纵横软件制作中心雨亦奇编写,2001-06-28.*/
2
3#ifndef__DATETIME_H
4
5#define__DATETIME_H
6
7/*日期结构*/
8typedefstruct
9{
10intyear;
11intmon;
12intday;
13}DATETYPE;
14
15/*时间结构*/
16typedefstruct
17{
18charhour;
19charmin;
20charsec;
21}TIMETYPE;
22
23/*函数原型说明*/
24
25#ifdefSHARED
26int（*getdate）（DATETYPE*d）;
27#else
28intgetdate（DATETYPE*d）;
29#endif
30
31#ifdefSHARED
32int（*gettime）（TIMETYPE*t）;
33#else
34intgettime（TIMETYPE*t）;
35#endif
36
37#endif
38
----------------------------------------------------------------------
这个用户接口文件中，先定义了日期与时间结构，接着定义一下函数的原型。
动态函数与静态函数的原型说明不同的是，动态函数应使用（*函数名）的形式，以便引用其指针。
若要引用文件中的动态函数说明，用户应该定义一下SHARED宏，这样才能使用。
1.2编写getdate.c，源程序如下：
----------------------------------------------------------------------
1/*getdate.c:
纵横软件制作中心雨亦奇编写,2001-06-28.*/
2
3#include"time.h"
4#include"datetime.h"
5
6intgetdate（DATETYPE*d）
7{
8longti;
9structtm*tm;
10
11time（&ti）;
12tm=localtime（&ti）;
13d->year=tm->tm_year+1900;
14d->mon=tm->tm_mon+1;
15d->day=tm->tm_mday;
16}
17
----------------------------------------------------------------------
在getdate函数中，先调用time取得以秒计的系统时间，再用localtime函数转换一下时间结构，最后调整得到正确的日期。
1.3编写gettime.c，源程序如下：
----------------------------------------------------------------------
1/*gettime.c:
纵横软件制作中心雨亦奇编写,2001-06-28.*/
2
3#include"time.h"
4#include"datetime.h"
5
6intgettime（TIMETYPE*t）
7{
8longti;
9structtm*tm;
10
11time（&ti）;
12tm=localtime（&ti）;
13t->hour=tm->tm_hour;
14t->min=tm->tm_min;
15t->sec=tm->tm_sec;
16}
17
----------------------------------------------------------------------
gettime函数与getdate函数相仿，先用time函数取得以秒计的系统时间，再用localtime函数转换一下时间结构，最后返回当前的时间（不需调整）。
1.4编写维护文件makefile-lib，内容如下：
----------------------------------------------------------------------
1#makefile-lib:
纵横软件制作中心雨亦奇编写,2001-06-28.
2
3all:
my.so
4
5SRC=getdate.cgettime.c
6
7TGT=$（SRC:
.c=.o）
8
9$（SRC）:
datetime.h
10@touch$@
11
12%.o:
%.c
13cc-c$?
14
15#动态函数库（my.so）生成
16my.so:
$（TGT）
17cc-shared-o$@$（TGT）
18
----------------------------------------------------------------------
编写维护文件的目的，在于方便程序员维护程序，尤其是维护比较大的工程项目。
一个素质良好的程序员应该学会熟练地编写维护文件makefile。
定义了文件间的依赖关系后，一旦源文件发生变化，仅需make一下，其目标文件维护代码会自动执行，从而自动更新目标文件，减少了许多工作量。
注意:
每行维护代码必须以TAB（跳格键）开始，不是的话make时将出错。
本维护文件第1行是注释行，以#号开头；文件第3行定义所有需要维护的函数库；第5行定义相关源程序文件；第7行定义目标文件；第9-10行说明所有源程序依赖于datetime.h头文件，并有相应维护代码，即touch一下，更新一下源文件的时间；第12-13行定义.o文件依赖于相应的.c文件，并指定了维护代码，即用cc编译一下；第16-17行定义共享库my.so依赖的目标文件，维护代码中用-shared编译选项，以生成动态链接库my.so。
1.5运行make-fmakefile-lib命令
make运行后，动态链接库my.so就产生了，我们就可以在程序中调用了。
如果想让系统所有用户都可以使用，则应以root用户登录系统，将这个库拷贝到/lib目录下（命令：
cpmy.so/lib），或者在/lib目录下建个符号连接即可（命令：
ln-s`pwd`/my.so/lib）。
2、LINUX下动态链接库的使用
2.1重要的dlfcn.h头文件
LINUX下使用动态链接库，源程序需要包含dlfcn.h头文件，此文件定义了调用动态链接库的函数的原型。
下面详细说明一下这些函数。
2.1.1dlerror
原型为:
constchar*dlerror（void）;
当动态链接库操作函数执行失败时，dlerror可以返回出错信息，返回值为NULL时表示操作函数执行成功。
2.1.2dlopen
原型为:
void*dlopen（constchar*filename,intflag）;
dlopen用于打开指定名字（filename）的动态链接库，并返回操作句柄。
filename:
如果名字不以/开头，则非绝对路径名，将按下列先后顺序查找该文件。
（1）用户环境变量中的LD_LIBRARY值；
（2）动态链接缓冲文件/etc/ld.so.cache
（3）目录/lib，/usr/lib
flag表示在什么时候解决未定义的符号（调用）。
取值有两个:
1）RTLD_LAZY:
表明在动态链接库的函数代码执行时解决。
2）RTLD_NOW:
表明在dlopen返回前就解决所有未定义的符号，一旦未解决，dlopen将返回错误。
dlopen调用失败时，将返回NULL值，否则返回的是操作句柄。
2.1.3dlsym:
取函数执行地址
原型为:
void*dlsym（void*handle,char*symbol）;
dlsym根据动态链接库操作句柄（handle）与符号（symbol），返回符号对应的函数的执行代码地址。
由此地址，可以带参数执行相应的函数。
如程序代码:
void（*add）（intx,inty）;/*说明一下要调用的动态函数add*/
add=dlsym（"xxx.so","add"）;/*打开xxx.so共享库,取add函数地址*/
add（89,369）;/*带两个参数89和369调用add函数*/
2.1.4dlclose:
关闭动态链接库
原型为:
intdlclose（void*handle）;
dlclose用于关闭指定句柄的动态链接库，只有当此动态链接库的使用计数为0时,才会真正被系统卸载。
2.2在程序中使用动态链接库函数
2.2.1程序范例
下面的程序装载了动态链接库my.so，并用getdate,gettime取得当前日期与时间后输出。
----------------------------------------------------------------------
1/************************************/
2/*文件名称:
dy.c*/
3/*功能描述:
动态链接库应用示范程序*/
4/*程序编写:
纵横软件制作中心雨亦奇*/
5/*编写时间:
2001-06-28*/
6/************************************/
7
8#include"stdio.h"/*包含标准输入输出文件*/
9
10#include"dlfcn.h"/*包含动态链接功能接口文件*/
11#defineSOFILE"./my.so"/*指定动态链接库名称*/
12
13#defineSHARED/*定义宏,确认共享,以便引用动态函数*/
14#include"datetime.h"/*包含用户接口文件*/
15
16main（）
17{
18DATETYPEd;
19TIMETYPEt;
20void*dp;
21char*error;
22
23puts（"动态链接库应用示范"）;
24
25dp=dlopen（SOFILE,RTLD_LAZY）;/*打开动态链接库*/
26
27if（dp==NULL）/*若打开失败则退出*/
28{
29fputs（dlerror（）,stderr）;
30exit
（1）;
31}
32
33getdate=dlsym（dp,"getdate"）;/*定位取日期函数*/
34
35error=dlerror（）;/*检测错误*/
36if（error）/*若出错则退出*/
37{
38fputs（error,stderr）;
39exit
（1）;
40}
41
42getdate（&d）;/*调用此共享函数*/
43printf（"当前日期:
%04d-%02d-%02d\n",d.year,d.mon,d.day）;
44
45gettime=dlsym（dp,"gettime"）;/*定位取时间函数*/
46
47error=dlerror（）;/*检测错误*/
48if（error）/*若出错则退出*/
49{
50fputs（error,stderr）;
51exit
（1）;
52}
53
54gettime（&t）;/*调用此共享函数*/
55printf（"当前时间:
%02d:
%02d:
%02d\n",t.hour,t.min,t.sec）;
56
57dlclose（dp）;/*关闭共享库*/
58
59exit（0）;/*成功返回*/
60
61}
----------------------------------------------------------------------
程序说明:
第8行:
包含标准输入输出头文件,因为程序中使用了printf,puts,fputs等标准输入输出函数,需要让编译器根据头文件中函数的原型,检查一下语法;
第10-11行:
包含动态链接库功能头文件,并定义动态链接库名称;
第13-14行:
定义宏SHARED以便引用14行的头文件datetime.h中的动态函数说明;
第25行:
用dlopen打开SOFILE共享库,返回句柄dp;
第27-31行:
检测dp是否为空,为空则显示错误后退出;
第33行:
用dlsym取得getdate函数动态地址;
第35-40行:
如果dlerror返回值不为空,则dlsym执行出错,程序显示错误后退出;
第42-43行:
执行getdate调用,输出当前日期;
第45行:
用dlsym取得gettime函数动态地址;
第47-52行:
如果dlerror返回值不为空,则dlsym执行出错,程序显示错误后退出;
第54-55行:
执行gettime调用,输出当前时间;
第57行:
用dlclose关闭dp所指示的动态链接库;
第59行:
程序退出,返回0值。
2.2.2编写维护文件
维护文件makefile内容如下:
----------------------------------------------------------------------
1#makefile
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