Linux下動态庫和靜态庫制作與調用

1.動态庫和靜态庫簡介

靜态庫是指在應用中，有一些公共代碼需要反複使用，就把這些代碼編譯為“庫”檔案；在連結步驟中，連接配接器将從庫檔案取得所需的代碼，複制到生成的可執行檔案中。這種庫稱為其特點是可執行檔案中包含了庫代碼的一份完整拷貝；缺點就是被多次使用就會有多份備援拷貝。

動态庫又稱動态連結庫英文為DLL，是指DynamicLinkLibrary 的縮寫形式，DLL是一個包含可由多個程式同時使用的代碼和資料的庫，DLL不是可執行檔案。動态連結提供了一種方法，使程序可以調用不屬于其可執行代碼的函數。

靜态庫：在編譯的時候加載生成目标檔案，在運作時不用加載庫，在運作時對庫沒有依賴性。

動态庫：在目标檔案運作時加載，對庫有依賴性。

1.1 Linux下動态庫和靜态庫指令方式

動态庫命名方式：libxxx.so。其中so是shared objecd的縮寫，即可以共享的目标檔案，lib為庫的固定格式，xxx為庫名稱，.so為動态庫字尾。

動态庫命名方式：libxxx.a xxx靜态庫名稱。Linux 上的靜态庫，其實是目标檔案的歸檔檔案。

1.2 編譯生成共享庫示例

指令：gcc -fPIC -shared -o libxxx.so xxx.c

此過程分為編譯和連結兩部分，-fPIC是編譯選項，PIC表示要生成位置無關的代碼，這是動态庫的特性，-shared是連結選項，告訴gcc生成動态庫而不是可執行檔案。

上述指令等同于：

gcc -fPIC -c xxx.c

gcc -shared -o libxxx.so xxx.o

如下代碼為例實作動态庫編譯與調用：

[wbyq@wbyq shared]$ gcc -fPIC -shared -o libmyfile.so ./src/*.c -I./include

gcc -I 指定頭文路徑

1.3 動态庫調用

[wbyq@wbyq shared]$ gcc main.c -Iinclude -lmyfile -L./lib

gcc -L 指定動态庫路徑

gcc -l 指定動态庫名字

1.4 程式運作

[wbyq@wbyq shared]$ ./a.out 
./a.out: error while loading shared libraries: libmyfile.so: cannot open shared object file: No such file or directory

錯誤原因：

系統動态庫預設搜尋路徑： /lib 和 /usr/lib

解決辦法1：将libmyfile.so 拷貝到/usr/lib或者/lib目錄下。

解決辦法2：修改系統環境變量，動态庫環境變量：LD_LIBRARY_PATH

修改環境變量示例：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/mnt/hgfs/ubuntu/shared/lib

注意：在指令行修改環境變量隻對目前終端有效。

解決辦法2：修改系統啟動檔案

Ubuntu下開機普通使用者啟動檔案：~/.bashrc ~/.profile

管理者使用者：/.profile

修改~/.bashrc檔案：

同步檔案：source ~/.bashrc

2 linux靜态庫建立與調用

2.1 linux靜态庫的指令規則

靜态庫libxxx.a xxx靜态庫名稱。Linux 上的靜态庫，其實是目标檔案的歸檔檔案。

2.2 linux靜态庫建立步驟

(1)編寫源檔案，通過gcc -c生成目标檔案。

(2)用ar歸檔目标檔案，生成靜态庫。

(3)配合靜态庫，寫一個使用靜态庫中函數的頭檔案。

(4).使用靜态庫時，在源碼中包含對應頭檔案，連結是記得連結自己的庫。

2.3 生成靜态庫

[wbyq@wbyq shared]$ gcc -c src/*.c -Iinclude  #生成 .o檔案
[wbyq@wbyq shared]$ ar crv -o ./lib/libmyfile2.a ./*.o #生成靜态庫
a - ./my_cat.o
a - ./my_cp.o
a - ./my_du.o

2.4 調用靜态庫和檢視動态庫資訊

[wbyq@wbyq shared]$ ar t ./lib/libmyfile2.a  #檢視靜态庫資訊
my_cat.o
my_cp.o
my_du.o
[wbyq@wbyq shared]$ gcc main.c -L./lib -lmyfile2 -o app -Iinclude #調用靜态

3.gcc編譯器常用選項

3.1 gcc基本用法

使用 gcc編譯器的時候，我們必須給出一系列必要的調用參數和檔案名稱。 GCC 編譯器的調用參數大約有100 多個，這裡隻介紹其中最基本、最常用的參數。

gcc 最基本用法：gcc [參數] [檔案名稱]

3.2 常用參數

-c 隻編譯：不連結成為可執行檔案，編譯器隻是由輸入的.c 等源代碼檔案生成.o 為字尾的目标檔案，通常用于編譯不包含主程式的子程式檔案。

-o output_filename：确定輸出檔案的名稱為 output_filename，同時這個名稱不能和源檔案同名。如果不給出這個選項， gcc 就給出預設的可執行檔案 a.out。

-g：産生符号調試工具(GNU 的 gdb)所必要的符号資訊，要想對源代碼進行調試，我們就必須加入這個選項。

-O：對程式進行優化編譯、連結，采用這個選項，整個源代碼會在編譯、連結過程中進行優化處理，這樣産生的可執行檔案的執行效率可以提高，但是，編譯、連結的速度就相應地要慢一些。

-O2：比-O 更好的優化編譯、連結，當然整個編譯、連結過程會更慢。

-E：僅執行編譯預處理；

-S：将 C 代碼轉換為彙編代碼；

3.3 編譯時指定庫檔案和頭檔案路徑

-L：指定動态庫路徑(可以指定多個路徑)。

示例： gcc test.c -o app -L/usr/lib -L ./lib

-I：指定頭檔案存放的路徑(可以指定多個路徑)。

示例： gcc test.c -I ./ -I /include

-l：指定庫名稱(可以指定多個路徑)。

示例： gcc test.c -l my_test -l func

4.linux下采用dlopen調用動态庫

4.1 dlopen調用動态庫意義

為了使程式友善擴充，具備通用性，可以采用插件形式。采用異步事件驅動模型，保證主程式邏輯不變，将各個業務已動态連結庫的形式加載進來，這就是所謂的插件。 linux 提供了加載和處理動态連結庫的系統調用，非常友善。

4.2 dlopen系列函數介紹

#include <dlfcn.h>
void *dlopen(const char *filename, int flags);
函數功能：打開動态庫
形參：filename --動态庫路徑+名字 例：./lib/libmyfile.so
   flags --RTLD_LAZY使用時解析(暫緩解析)
   RTLD_NOW --立刻解析
傳回值： handle --成功傳回庫引用資訊，失敗傳回NULL

int dlclose(void *handle);
函數功能：關閉動态庫
形參：handle --dlopen函數傳回值

void *dlsym(void handle, const charsymbol);
函數功能：符号解析
形參：handle --dlopen函數傳回值
   symbol --要解析的符号
傳回值：成功傳回符号位址，
    失敗傳回NULL

char *dlerror(void); //列印錯誤資訊

4.3函數解析示例

#include "./include/my_file.h"
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    int (*p)(const char *);//定義一個函數指針

    /*打開動态庫*/
    void *handle=dlopen("./lib/libmyfile.so",RTLD_LAZY);
    if(handle==NULL)
    {
        printf("動态庫解析失敗%s\n",dlerror());//列印錯誤資訊
        return 0;
    }
    /*符号解析*/
    p=dlsym(handle,"my_cat");
    int res=p("main.c");
    printf("res=%d\n",res);

    p=dlsym(handle,"my_du");
    p("main.c");
    //typedef unsigned int u32;
    typedef int (*my_cp)(const char *,const char *);//my_cp表示函數指針類型
    my_cp test;//定義函數指針變量
    test=dlsym(handle,"my_cp");
    test("main.c","test.c");

    dlclose(handle);//關閉動态庫
}

4.4變量解析示例

#include "./include/my_file.h"
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    int (*p)(const char *);//定義一個函數指針
    /*打開動态庫*/
    void *handle=dlopen("./lib/libmyfile.so",RTLD_LAZY);
    if(handle==NULL)
    {
        printf("動态庫解析失敗%s\n",dlerror());//列印錯誤資訊
        return 0;
    }
    /*符号解析*/
    p=dlsym(handle,"my_du");
    p("main.c");
    printf("-----------------------------------\n");
    /*解析變量*/
    int *p2;
    p2=dlsym(handle,"data");
    printf("*p2=%d\n",*p2);
    *p2=300;
    p("main.c");
    dlclose(handle);//關閉動态庫
}

Linux下動态庫和靜态庫制作與調用