linux库文件的制作（写的很好，就转过来了）

时间：2010-08-03 来源：280552108

一、为什么要使用库文件　　我们在实际编程工作中肯定会遇到这种情况：有几个项目里有一些函数模块的功能相同, 　　实现代码也相同,也是我们所说的重复代码.比如,很多项目里都有一个用户验证的功能. 　　代码段如下：　　//UserLogin.h文件,提供函数声明　　int IsValidUser(char* username, int namelen); 　　//UserLogin.c文件,实现对用户信息的验证　　int IsValidUser(char* username, int namelen) 　　{ 　　int IsValid = 0; 　　/*下面是具体的处理代码,略去*/ 　　return IsValid 　　} 　　如果每个项目都保存着这两个UserLogin.h和UserLogin.c文件,会有以下几个　　弊端: 　　1、每个项目里都有重复的模块,造成代码重复. 　　2、代码的重用性不好,一旦IsValidUser的代码发生了变化,为了保持设计的一致性, 　　我们还要手工修改其他项目里的UserLogin.c文件,既费时又费力,还容易出错. 　　库文件就是对公共代码的一种组织形式. 　　为了解决上面两个弊端,就提出了用库文件存放公共代码的解决方案,其要点就是　　把公共的（也就是可以被多次复用的）目标代码从项目中分离出来,统一存放到库文件中, 　　项目要用到这些代码的时候,在编译或者运行的时候从库文件中取得目标代码即可.库文件　　又分两种：静态库和动态库. 　　二、静态库与动态库　　如果程序是在编译时加载库文件的,就是使用了静态库.如果是在运行时加载目标代码, 　　就成为动态库.换句话说,如果是使用静态库,则静态库代码在编译时就拷贝到了程序的代码段, 　　程序的体积会膨胀.如果使用动态库,则程序中只保留库文件的名字和函数名,在运行时去查找　　库文件和函数体,程序的体积基本变化不大. 　　静态库的原则是“以空间换时间”,增加程序体积,减少运行时间; 　　动态库则是“以时间换空间”,增加了运行时间,但减少了程序本身的体积. 　　下面我们就以实际例子来看看如何使用这两种库. 三、静态库的编写和使用　　1、概述　　静态库文件的扩展名一般为.a,其编写步骤很简单. 　　⑴编写函数代码　　⑵编译生成各目标文件　　⑶用ar文件对目标文件归档,生成静态库文件. 　　注意归档文件名以lib打头. 　　使用要点：　　⑴在gcc 的-I参数后加上静态库头文件的路径. 　　⑵在gcc 的-L参数后加上库文件所在目录　　⑶在gcc 的-l参数后加上库文件名,但是要去掉lib和.a扩展名. 　　比如库文件名是libtest.a 那么参数就是 -l test 　　2、编写最简单的静态库文件　　编写如下两个文件,注意放在同一目录中　　myalib.h //静态库头文件　　myalib.c //静态库实现文件　　//myalib.h 文件的内容　　void test(); 　　//myalib.c 文件的内容　　#inlcude 　　void test() 　　{ 　　printf("test\n"); 　　} 　　3、制作库文件　　⑴生成目标文件　　gcc -c myalib.c 　　执行完后会生成一个myalib.o文件　　⑵用ar命令归档,格式为ar -rc <生成的档案文件名> <.o文件名列表> 　　再次提醒,归档文件名一定要以lib打头, .a结尾. 　　ar -rc libtest.a myalib.o 　　执行完后会生成一个libtest.a文件　　4、使用库文件　　⑴编写一个测试程序main.c,内容为　　//main.c 测试静态库调用的程序　　#include "myalib.h" //要把函数的头文件包含进来,否则编译时会报错　　int main(int argc,char* argv[]) 　　{ 　　test(); 　　return 0; 　　} 　　⑵编译目标文件,注意要把静态库头文件的路径加到-I参数里面　　gcc -I /root/exercise -o main.o -c main.c 　　现在生成了一个main.o文件　　⑶生成可执行文件,注意要把静态库文件的路径加到-L参数里面, 　　把库文件名(去掉打头的lib和结尾的.a)加到-l参数后面.如下面所示　　gcc -o main -L/root/exercise main.o -ltest 　　此时就会生成一个名为main的可执行文件另外,注意- l参数好象应该加到输入文件名的后面,否则会报错. 　　比如gcc -o main -L/root/exercise -ltest main.o就会提示　　main.o(.text 0x11): In function `main'': 　　: undefined reference to `test'' 　　collect2: ld returned 1 exit status 　　原因我还不清楚:-) 　　⑷执行可执行文件查看效果　　执行./main, 输出　　test 　　说明执行成功. 　　四、动态库的编写　　1、概述　　动态库一般以.so结尾,就是shared object的意思. 　　其基本生成步骤为　　⑴编写函数代码　　⑵编译生成动态库文件,要加上 -shared 和 -fpic 选项 , 　　库文件名以lib开头, 以.so 结尾. 　　使用方式分为两种: 隐式调用和显示调用　　隐式调用类似于静态库的使用,但需修改动态链接库的配置文件/etc/ld.so.conf; 　　显示调用则是在主程序里使用dlopen、dlsym、dlerror、dlclose等系统函数. 　　具体的调用方式会在 "五、动态库的调用" 中详细说明. 　　2、编写最简单的动态库文件　　为了便于对照, 我们仍然采用静态库中的文件做例子. 　　编写如下两个文件,注意放在同一目录中　　myalib.h //静态库头文件　　myalib.c //静态库实现文件　　//myalib.h 文件的内容　　void test(); 　　//myalib.c 文件的内容　　#inlcude 　　void test() 　　{ 　　printf("test\n"); 　　} 　　3、编译生成动态库 ,库文件名以lib开头, 以.so 结尾. 　　gcc -fpic -shared -o libtest.so myalib.c 　　此时就生成一个libtest.so文件　　五、动态库的隐式调用　　隐式调用的含义是代码里不出现库文件名,就是说这个代码和　　调用静态库的代码是类似的. 　　1、编写测试文件　　//main.c 测试动态库隐式调用的程序　　#include "myalib.h" //要把函数的头文件包含进来,否则编译时会报错　　int main(int argc,char* argv[]) 　　{ test(); 　　return 0; 　　} 　　2、编译测试程序,与静态库类似,要把头文件的路径加到-I参数里面　　gcc -I /root/exercise -o main.o -c main.c 　　现在生成了一个main.o文件　　3、连接生成测试程序　　gcc -o main -L/root/exercise main.o -ltest 　　现在生成了一个main文件　　4、执行测试程序　　./main 　　此时出现提示　　./main: error while loading shared libraries: libtest.so: cannot open shared object file: No such file or directory. 　　这个原因就是程序运行时并不知道动态库所在的路径,因此自然找不到. 　　解决这个问题的办法有三种.见下节　　六、使动态库被系统共享的三种办法　　(再次说明: 本节参考了计算机世界网雨亦奇的文章"LINUX动态链接库高级应用" 　　地址http://www.ccw.com.cn/htm/center/prog/02_3_13_3_2.asp) 　　(1)拷贝动态链接库到系统共享目录下,或在系统共享目录下为该动态链接库　　建立连接(硬连接或符号连接均可,常用符号连接).这里说的系统共享目录, 　　指的是LINUX动态链接库存放的目录,包括　　/lib,/usr/lib以及/etc/ld.so.conf文件内所列的一系列目录. 　　实例：执行　　# cp libtest.so /lib 　　# ldconfig 　　或: 　　# ln -s `pwd`/libtest.so /lib 　　# ldconfig 　　注意pwd前后有两个反引号`,其目的是取得pwd命令的输出,即当前目录. 　　此时再执行main,即可成功. 　　(2)将动态链接库所在目录名追加到动态链接库配置文件/etc/ld.so.conf中. 　　# pwd >> /etc/ld.so.conf 　　# ldconfig 　　此时再执行main,即可成功. 　　(3)利用动态链接库管理命令ldconfig,强制其搜索指定目录,并更新缓存文件,便于动态装入. 　　# ldconfig `pwd` 　　此时再执行main,即可成功. 　　要注意,第三种方法虽然有效,但效果是暂时的,供程序测试还可以,一旦再度运行ldconfig, 　　则缓存文件内容可能改变,所需的动态链接库可能不被系统共享了. 　　无论哪种办法,其实质都是用ldconfig命令把动态库文件所在路径加入到系统库列表中,(前两种永久,第三种临时) 　　补充：ldconfig命令的作用（见说明）　　七、动态库的显式调用　　显式调用的含义是代码出现库文件名,用户需要自己去　　打开和管理库文件.其要点为: 　　⑴把dlfcn.h系统头文件包含进来　　⑵用dlopen函数打开库文件,并指定打开方式　　dlopen的的第一个参数为共享库的名称,将会在下面位置查找指定的共享库. 　　①环境变量LD_LIBRARY_PATH列出的用分号间隔的所有目录. 　　②文件/etc/ld.so.cache中找到的库的列表,由ldconfig命令刷新. 　　③目录usr/lib. 　　④目录/lib. 　　⑤当前目录. 　　第二个参数为打开共享库的方式.有两个取值　　①RTLD_NOW：将共享库中的所有函数加载到内存　　②RTLD_LAZY：会推后共享库中的函数的加载操作,直到调用dlsym()时方加载某函数　　⑶用dlerror()函数测试是否打开成功,并进行错误处理; 　　⑷用dlsym获得函数地址,存放在一个函数指针中　　⑸用获得的函数指针进行函数调用. 　　⑹程序结束时用dlclose关闭打开的动态库,防止资源泄露. 　　⑺用ldconfig工具把动态库的路径加到系统库列表中　　1、编写测试文件　　//main.c 测试动态库显式调用的程序　　#include //用于动态库管理的系统头文件　　#include "myalib.h" //要把函数的头文件包含进来,否则编译时会报错　　int main(int argc,char* argv[]) 　　{ 　　//声明对应的函数的函数指针　　void (*pTest)(); 　　//加载动态库　　void *pdlHandle = dlopen("libtest.so", RTLD_LAZY); 　　//错误处理　　if(pdlHandle == NULL ) { 　　printf("Failed load library\n"); 　　return -1; 　　} 　　char* pszErr = dlerror(); 　　if(pszErr != NULL) 　　{ 　　printf("%s\n", pszErr); 　　return -1; 　　} 　　//获取函数的地址　　pTest = dlsym(pdlHandle, "test"); pszErr = dlerror(); 　　if(pszErr != NULL) 　　{ 　　printf("%s\n", pszErr); 　　dlclose(pdlHandle); 　　return -1; 　　} 　　//实现函数调用　　(*pTest)(); 　　//程序结束时关闭动态库　　dlclose(pdlHandle); 　　return 0; 　　} 　　2、编译测试文件使用-ldl选项指明生成的对象模块需要使用共享库　　gcc -o main -ldl main.c 　　执行完后就生成了一个main文件　　3、执行测试程序　　执行 ./main 　　输出　　test 　　说明成功. 　　六、使用动态库时应注意的其他问题　　1、无论是动态库的显式调用还是隐式调用,都需要用　　ldconfig工具将动态库的路径加到系统库列表中,否则运行时会出错. 　　2、可以用ldd命令检查程序都使用到哪些共享库　　ldd命令行用法如下: 　　ldd [--version] [-v|--verbose] [-d|--data-relocs] [-r|--function-relocs] [--help] FILE... 　　各选项说明如下: 　　(1) --version : 此选项用于打印出ldd的版本号. 　　(2) -v 或 --verbose : 此选项指示ldd输出关于所依赖的动态链接库的尽可能详细的信息. 　　(3) -d 或 --data-relocs : 此选项执行重定位,并且显示不存在的函数. 　　(4) -r 或 --function-relocs : 此选项执行数据对象与函数的重定位,同时报告不存在的对象. 　　(5) --help : 此选项用于打印出ldd的帮助信息. 　　我们一般用-v选项. 　　现在看几个实例　　⑴用静态库连接时的结果　　#ldd main 　　libc.so.6 => /lib/tls/libc.so.6 (0xb74ad000) 　　/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0xb75eb000) 　　可见使用静态库时,库已经被编译成程序的一部分,因此ldd的输出中就只有用到的　　系统库. 　　⑵用动态库隐式连接时的结果　　libtest.so => /root/exercise/libtest.so (0xb75e2000) 　　libc.so.6 => /lib/tls/libc.so.6 (0xb74ab000) 　　/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0xb75eb000) 　　可见隐式使用动态库时,所有用到的动态库(包括系统和用户的)都会被显示出来. ⑶动态库显式连接时的结果　　ldd main 　　libdl.so.2 => /lib/libdl.so.2 (0xb75e1000) 　　libc.so.6 => /lib/tls/libc.so.6 (0xb74aa000) 　　/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0xb75eb000) 　　可见显式使用动态库时,程序中不再保存运行时打开动态库的信息,只保留用到的系统库的信息. 　　这个与使用静态库时的输出是类似的. 　　七．补充：　　ldconfig是一个动态链接库管理命令　　为了让动态链接库为系统所共享,还需运行动态链接库的管理命令--ldconfig 　　ldconfig 命令的用途,主要是在默认搜寻目录(/lib和/usr/lib)以及动态库配置文件/etc/ld.so.conf内所列的目录下,搜索出可共享的动态链接库(格式如前介绍,lib*.so*),进而创建出动态装入程序(ld.so)所需的连接和缓存文件.缓存文件默认为 /etc/ld.so.cache,此文件保存已排好序的动态链接库名字列表. 　　ldconfig通常在系统启动时运行,而当用户安装了一个新的动态链接库时,就需要手工运行这个命令. 　　ldconfig命令行用法如下: 　　ldconfig [-v|--verbose] [-n] [-N] [-X] [-f CONF] [-C CACHE] [-r ROOT] [-l] [-p|--print-cache] 　　[-c FORMAT] [--format=FORMAT] [-V] [-?|--help|--usage] path... 　　ldconfig可用的选项说明如下: 　　(1) -v或--verbose : 用此选项时,ldconfig将显示正在扫描的目录及搜索到的动态链接库,还有它所创建的连接的名字. 　　(2) -n : 用此选项时,ldconfig仅扫描命令行指定的目录,不扫描默认目录(/lib,/usr/lib),也不扫描配置文件/etc/ld.so.conf所列的目录. 　　(3) -N : 此选项指示ldconfig不重建缓存文件(/etc/ld.so.cache).若未用-X选项,ldconfig照常更新文件的连接. 　　(4) -X : 此选项指示ldconfig不更新文件的连接.若未用-N选项,则缓存文件正常更新. 　　(5) -f CONF : 此选项指定动态链接库的配置文件为CONF,系统默认为/etc/ld.so.conf. 　　(6) -C CACHE : 此选项指定生成的缓存文件为CACHE,系统默认的是/etc/ld.so.cache,此文件存放已排好序的可共享的动态链接库的列表. 　　(7) -r ROOT : 此选项改变应用程序的根目录为ROOT(是调用chroot函数实现的).选择此项时,系统默认的配置文件 /etc/ld.so.conf,实际对应的为 ROOT/etc/ld.so.conf.如用-r /usr/zzz时,打开配置文件 /etc/ld.so.conf时,实际打开的是/usr/zzz/etc/ld.so.conf文件.用此选项,可以大大增加动态链接库管理的灵活性. (8) -l : 通常情况下,ldconfig搜索动态链接库时将自动建立动态链接库的连接.选择此项时,将进入专家模式,需要手工设置连接.一般用户不用此项. 　　(9) -p或--print-cache : 此选项指示ldconfig打印出当前缓存文件所保存的所有共享库的名字. 　　(10) -c FORMAT 或 --format=FORMAT : 此选项用于指定缓存文件所使用的格式,共有三种: ld(老格式),new(新格式)和compat(兼容格式,此为默认格式). 　　(11) -V : 此选项打印出ldconfig的版本信息,而后退出. 　　(12) -? 或 --help 或 --usage : 这三个选项作用相同,都是让ldconfig打印出其帮助信息,而后退出. 　　linux下的共享库机制采用了类似于高速缓存的机制,将库信息保存在/etc/ld.so.cache里边. 　　程序连接的时候从这个文件里边查找,然后再到ld.so.conf的路径里边去详细找. 　　这就是为什么修改了ld.so.conf要重新运行一下ldconfig的原因　　补充一点,ldconfig在/sbin里面.