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Linux 共享庫知識整理

日期:2017/2/28 15:57:40   编辑:Linux教程

1 創建和使用靜態庫

創建一個靜態庫是相當簡單的。通常使用 ar 程序把一些目標文件(.o)組合在一起,
成為一個單獨的庫,然後運行 ranlib,以給庫加入一些索引信息。

2 創建和使用共享庫
特殊的編譯和連接選項
-D_REENTRANT 使得預處理器符號 _REENTRANT 被定義,這個符號激活一些宏特性。
-fPIC 選項產生位置獨立的代碼。由於庫是在運行的時候被調入,因此這個
選項是必需的,因為在編譯的時候,裝入內存的地址還不知道。如果
不使用這個選項,庫文件可能不會正確運行。
-shared 選項告訴編譯器產生共享庫代碼。
-Wl,-soname -Wl 告訴編譯器將後面的參數傳遞到連接器。而 -soname 指定了
共享庫的 soname。


# 可以把庫文件拷貝到 /etc/ld.so.conf 中列舉出的任何目錄中,並以
root 身份運行 ldconfig;或者
# 運行 export LD_LIBRARY_PATH='pwd',它把當前路徑加到庫搜索路徑中去。


3 使用高級共享庫特性
1> ldd 工具
ldd 用來顯示執行文件需要哪些共享庫, 共享庫裝載管理器在哪裡找到了需要的共享庫.

2> soname

共享庫的一個非常重要的,也是非常難的概念是 soname--簡寫共享目標名(short for shared object name)。這是一個為共享庫(.so)文件而內嵌在控制數據中的名字。如前面提到的,每一個程序都有一個需要使用的庫的清單。這個清單的內容是一系列庫的 soname,如同 ldd 顯示的那樣,共享庫裝載器必須找到這個清單。

soname 的關鍵功能是它提供了兼容性的標准。當要升級系統中的一個庫時,並且新庫的 soname 和老的庫的 soname 一樣,用舊庫連接生成的程序,使用新的庫依然能正常運行。這個特性使得在 Linux 下,升級使用共享庫的程序和定位錯誤變得十分容易。

在 Linux 中,應用程序通過使用 soname,來指定所希望庫的版本。庫作者也可以通過保留或者改變 soname 來聲明,哪些版本是相互兼容的,這使得程序員擺脫了共享庫版本沖突問題的困擾。

查看/usr/local/lib 目錄,分析 MiniGUI 的共享庫文件之間的關系

3> 共享庫裝載器

當程序被調用的時候,Linux 共享庫裝載器(也被稱為動態連接器)也自動被調用。它的作用是保證程序所需要的所有適當版本的庫都被調入內存。共享庫裝載器名字是 ld.so 或者是 ld-linux.so,這取決於 Linux libc 的版本,它必須使用一點外部交互,才能完成自己的工作。然而它接受在環境變量和配置文件中的配置信息。

文件 /etc/ld.so.conf 定義了標准系統庫的路徑。共享庫裝載器把它作為搜索路徑。為了改變這個設置,必須以 root 身份運行 ldconfig 工具。這將更新 /etc/ls.so.cache 文件,這個文件其實是裝載器內部使用的文件之一。

可以使用許多環境變量控制共享庫裝載器的操作(表1-4+)。

表 1-4+ 共享庫裝載器環境變量
變量 含義
LD_AOUT_LIBRARY_PATH 除了不使用 a.out 二進制格式外,與 LD_LIBRARY_PATH 相同。
LD_AOUT_PRELOAD 除了不使用 a.out 二進制格式外,與 LD_PRELOAD 相同。
LD_KEEPDIR 只適用於 a.out 庫;忽略由它們指定的目錄。
LD_LIBRARY_PATH 將其他目錄加入庫搜索路徑。它的內容應該是由冒號
分隔的目錄列表,與可執行文件的 PATH 變量具有相同的格式。
如果調用設置用戶 ID 或者進程 ID 的程序,該變量被忽略。
LD_NOWARN 只適用於 a.out 庫;當改變版本號是,發出警告信息。
LD_PRELOAD 首先裝入用戶定義的庫,使得它們有機會覆蓋或者重新定義標准庫。
使用空格分開多個入口。對於設置用戶 ID 或者進程 ID 的程序,
只有被標記過的庫才被首先裝入。在 /etc/ld.so.perload 中指定
了全局版本號,該文件不遵守這個限制。


4> 使用 dlopen

另外一個強大的庫函數是 dlopen()。該函數將打開一個新庫,並把它裝入內存。該函數主要用來加載庫中的符號,這些符號在編譯的時候是不知道的。比如 Apache Web 服務器利用這個函數在運行過程中加載模塊,這為它提供了額外的能力。一個配置文件控制了加載模塊的過程。這種機制使得在系統中添加或者刪除一個模塊時,都不需要重新編譯了。

可以在自己的程序中使用 dlopen()。dlopen() 在 dlfcn.h 中定義,並在 dl 庫中實現。它需要兩個參數:一個文件名和一個標志。文件名可以是我們學習過的庫中的 soname。標志指明是否立刻計算庫的依賴性。如果設置為 RTLD_NOW 的話,則立刻計算;如果設置的是 RTLD_LAZY,則在需要的時候才計算。另外,可以指定 RTLD_GLOBAL,它使得那些在以後才加載的庫可以獲得其中的符號。

當庫被裝入後,可以把 dlopen() 返回的句柄作為給 dlsym() 的第一個參數,以獲得符號在庫中的地址。使用這個地址,就可以獲得庫中特定函數的指針,並且調用裝載庫中的相應函數。

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