C语言的本质（35）——共享库
庫用于將相似函數打包在一個單元中。然后這些單元就可為其他開發人員所共享，并因此有了模塊化編程這種說法— 即，從模塊中構建程序。Linux支持兩種類型的庫，每一種庫都有各自的優缺點。靜態庫包含在編譯時靜態綁定到一個程序的函數。動態庫則不同，它是在加載應用程序時被加載的，而且它與應用程序是在運行時綁定的。
?使用共享庫的方法有兩種：您既可以在運行時動態鏈接庫，也可以動態加載庫并在程序控制之下使用它們。本文對這兩種方法都做了探討。
?靜態庫較適宜于較小的應用程序，因為它們只需要最小限度的函數。而對于需要多個庫的應用程序來說，則適合使用共享庫，因為它們可以減少應用程序對內存（包括運行時中的磁盤占用和內存占用）的占用。這是因為多個應用程序可以同時使用一個共享庫；因此，每次只需要在內存上復制一個庫。要是靜態庫的話，每一個運行的程序都要有一份庫的副本。
?GNU/Linux 提供兩種處理共享庫的方法（每種方法都源于Sun Solaris）。您可以動態地將程序和共享庫鏈接并讓 Linux 在執行時加載庫（如果它已經在內存中了，則無需再加載）。另外一種方法是使用一個稱為動態加載的過程，這樣程序可以有選擇地調用庫中的函數。使用動態加載過程，程序可以先加載一個特定的庫（已加載則不必），然后調用該庫中的某一特定函數（圖 2 展示了這兩種方法）。這是構建支持插件的應用程序的一個普遍的方法。我稍候將在本文探討并示范該應用程序編程接口（API）。
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Linux下的共享庫類似windows下的dll，共命令約定如下：
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靜態庫一般由字母lib 開頭，并有 .a 的擴展名，而共享對象有兩個不同的名稱：soname 和 real name。
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soname 包含前綴 "lib"，然后緊跟庫名，其次是".so"（后面緊跟另一個圓點），以及表明主版本號的數字。
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soname 可以由前綴的路徑信息來限定。realname 是包含庫的已編譯代碼的真正文件名。
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real name 在 soname 后添加一個圓點、小的數字、另外一個圓點和發布號。格式如下：
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libxxxx.so.major.minor
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其中，xxxx是庫的名字，major是主版本號，minor 是次版本號或叫發布號，次版本號和其相應的圓點是可選的。
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soname是記錄在共享庫中的，其它庫使用這個共享庫時，實際上只需要的提供soname，動態鏈接器會找到名稱是soname的動態庫給程序使用。
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這種帶版本號的共享庫主要是為了你可以很方便的升級你的函數庫，如果某個API改變了，創建庫的程序會改變主版本號，然而，如果一個函數升級了某個函數庫，而功能沒有發生變化，這時只需要改變次版本號，由于只改變了次版本號，所以soname沒有發生改變，這樣就可以做到與舊的共享庫保持兼容。
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下面簡要說明動態庫的編寫過程：
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/* file libhello.h - for example use! */ void printhello();庫的代碼很基本，在下一個清單中顯示。
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/* file libprint.c */ #include "stdio.h" void printhello() {printf("hello opendba/n"); }?編譯：
gcc -fPIC -c libhello.c ld -shared -soname libhello.so.1 -olibhello.so.1.0 -lc libhello.o-soname也可以用-h代替。
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注意，gcc 命令行中的 -fPIC 選項。這是生成 Position-Independent Code 所必須要的。把這個命令翻譯出來就是：生成可以在進程的進程空間的任何地方載入的代碼。這對于共享對象是非常重要的。使用這個選項，使得必須執行重定位的數量降低到最少。一旦載入可執行程序使用的共享對象，就必須給它分配一些空間。必須給文本和數據部分配一些位置。如果它們不是以“位置獨立”方式來構建，那么載入共享對象時，程序要做大量的重定位，這會影響到性能。
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現在我們分析一下傳給 ld 的選項。-shared 選項表明輸出的文件被認為是共享的庫。通過 -soname name 選項，可以指定 soname 是什么。-o name 指定了共享對象的real name，也就是實際生成的動態庫的文件名稱。
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為了讓動態鏈接庫為系統所共享,還需運行動態鏈接庫的管理命令--ldconfig
ldconfig?命令的用途,主要是在默認搜尋目錄(/lib和/usr/lib)以及動態庫配置文件/etc/ld.so.conf內所列的目錄下,搜索出可共享的動態鏈接庫(格式如前介紹,lib*.so*),進而創建出動態裝入程序(ld.so)所需的連接和緩存文件.緩存文件默認為? /etc/ld.so.cache,此文件保存已排好序的動態鏈接庫名字列表.
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ldconfig -p 輸出共享庫soname實際對應的共享庫的文件名稱。
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一個程序/shared庫一般都要依賴其他的一些庫，這可以用ldd來查看，它列出了依賴的庫的soname，因為實際依賴是庫的接口，而 soname正是反映了庫的接口信息。linux使用ELF作為可執行程序和庫的格式，這些依賴的庫的soname保存在ELF的某個fileld里。當一個可執行程序執行時，ld.so負責把它所依賴的shared庫加載到內存并鏈接，它按照以下順序尋找shared庫：
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???1. 在LD_LIBRARY_PATH環境變量指定的目錄下
2. ld.so.cache文件該shared庫對應的文件
3. /usr/lib和/lib目錄下
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環境變量：
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LD_BIND_NOW?--- 正常來講,函數在呼叫之前是不會讓程式尋找(looked up)的.設定這個旗號會使得程式庫一載入,所有的尋找(lookups)便會發生,同時也造成起始的時間(startup time)較慢.當你想測試程式,確定所有的連結都沒有問題時,這項旗號就變得很有用.
LD_PRELOAD?可以設定一個檔案,使其具有*覆蓋*(overriding)函數定義的能力.例如,如果你要測試記憶體分配的方略(strategies),而且還想置換*malloc*,那麼你可以寫好準備替換的副程式(routine),并把它編譯成mallolc. ,然後:
$LD_PRELOAD=malloc.o; export LD_PRELOAD $ some_test_program ?LD_ELF_PRELOAD? 與LD_AOUT_PRELOAD? 很類似,但是僅適用於正確的二進位型態.如果設定了 LD_ something _PRELOAD? 與LD_PRELOAD? ,比較明確的那一個會被用到.
LD_LIBRARY_PATH? 是一連串以分號隔離的目錄名稱,用來搜尋共享程式庫.對ld而言,并沒有 任何的影響;這項只有在執行期間才有影響.另外,對執行setuid與setgid的程式而言,這一項是無效的.而LD_ELF_LIBRARY_PATH與LD_AOUT_LIBRARY_PATH 這兩種旗號可根據各別的二進位型式分別導向不同的搜尋路徑.一般正常的運作下,不應該會用到LD_LIBRARY_PATH ;把需要搜尋的目錄加到/etc/ld.so.conf/ 里;然後重新執行ldconfig.
LD_NOWARN?僅適用於a.out.一旦設定了這一項(LD_NOWARN=true; export LD_NOWARN ),它會告訴載入器必須處理fatal-warnings(像是次要版本不相容等)的警告訊息.
LD_WARN?僅適用於ELF.設定這一項時,它會將通常是致命訊息的"Can*t find library"轉換成警告訊息.對正常的操作而言,這并沒有多大的用處,可是對ldd就很重要了.
LD_TRACE_LOADED_OBJECTS? 僅適用於ELF.而且會使得程式以為它們是由ldd所執行的:
$LD_TRACE_LOADED_OBJECTS=true /usr/bin/lynxlibncurses.so.1 => /usr/lib/libncurses.so.1.9.6libc.so.5 => /lib/libc.so.5.2.18?
轉載于:https://www.cnblogs.com/new0801/p/6177045.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的C语言的本质（35）——共享库的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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