引用: PTT看板: LinuxDev (作者: cole945)
Library可分成三種，static、shared與dynamically loaded, 下面會介紹如何利用 gcc 製作 這三種 library 與引用.
Static libraries :Static 程式庫用於靜態連結，簡單講是把一堆object檔用ar(archiver)包裝集合起來，檔名以 `.a' 結尾。優點是執行效能通常會比後兩者快，而且因為是靜態連結，所以不易發生執行時找不到library或版本錯置而無法執行的問題。缺點則是檔案較大，維護度較低；例如library如果發現bug需要更新，那麼就必須重新連結執行檔.
* 編譯編譯方式很簡單，先例用 `-c' 編出 object 檔，再用 ar 包起來即可. 考慮代碼如下 :
____ hello.c ____
#include
void hello(){ printf("Hello "); }
____ world.c ____
#include
void world(){ printf("world."); }
____ mylib.h ____
void hello();
void world();
進行編譯 :
# gcc -c hello.c world.c
# ar rcs libmylib.a hello.o world.o <產出 libmylib.a>
這樣就可以建出一個檔名為 libmylib.a 的檔。輸出的檔名其實沒有硬性規定，但如果想要配合 gcc 的 '-l' 參數來連結，一定要以 `lib' 開頭，中間是你要的library名稱，然後緊接著 `.a' 結尾。
* 使用 :
考慮代碼 main_mylib.c :
使用上就像與一般的 object 檔連結沒有差別 :
# gcc main_mylib.c libmylib.a <預設會產出 a.out>
也可以配合gcc 的 `-l' 參數使用 :
client:/home/max/src # gcc main_mylib.c -L. -lmylib <預設會產出 a.out>
`-Ldir' 參數用來指定要搜尋程式庫的目錄，`.' 表示搜尋現在所在的目錄。通常預設會搜 /usr/lib 或 /lib 等目錄。`-llibrary' 參數用來指定要連結的程式庫 ，'mylib' 表示要與mylib進行連結，他會搜尋library名稱前加`lib'後接`.a'的檔案來連結 :
client:/home/max/src # ./a.out
Hello world <成功執行>
Shared libraries :
Shared library 會在程式執行起始時才被自動載入。因為程式庫與執行檔是分離的，所以維護彈性較好。有兩點要注意，shared library是在程式起始時就要被載入，而不是執行中用到才載入，而且在連結階段需要有該程式庫才能進行連結。
Library可分成三種，static、shared與dynamically loaded, 下面會介紹如何利用 gcc 製作 這三種 library 與引用.
Static libraries :Static 程式庫用於靜態連結，簡單講是把一堆object檔用ar(archiver)包裝集合起來，檔名以 `.a' 結尾。優點是執行效能通常會比後兩者快，而且因為是靜態連結，所以不易發生執行時找不到library或版本錯置而無法執行的問題。缺點則是檔案較大，維護度較低；例如library如果發現bug需要更新，那麼就必須重新連結執行檔.
* 編譯編譯方式很簡單，先例用 `-c' 編出 object 檔，再用 ar 包起來即可. 考慮代碼如下 :
____ hello.c ____
#include
void hello(){ printf("Hello "); }
____ world.c ____
#include
void world(){ printf("world."); }
____ mylib.h ____
void hello();
void world();
進行編譯 :
# gcc -c hello.c world.c
# ar rcs libmylib.a hello.o world.o <產出 libmylib.a>
這樣就可以建出一個檔名為 libmylib.a 的檔。輸出的檔名其實沒有硬性規定，但如果想要配合 gcc 的 '-l' 參數來連結，一定要以 `lib' 開頭，中間是你要的library名稱，然後緊接著 `.a' 結尾。
* 使用 :
考慮代碼 main_mylib.c :
#include "mylib.h"
int main() {
hello();
world();
}
使用上就像與一般的 object 檔連結沒有差別 :
# gcc main_mylib.c libmylib.a <預設會產出 a.out>
也可以配合gcc 的 `-l' 參數使用 :
client:/home/max/src # gcc main_mylib.c -L. -lmylib <預設會產出 a.out>
`-Ldir' 參數用來指定要搜尋程式庫的目錄，`.' 表示搜尋現在所在的目錄。通常預設會搜 /usr/lib 或 /lib 等目錄。`-llibrary' 參數用來指定要連結的程式庫 ，'mylib' 表示要與mylib進行連結，他會搜尋library名稱前加`lib'後接`.a'的檔案來連結 :
client:/home/max/src # ./a.out
Hello world <成功執行>
Shared libraries :
首先有一些名詞要弄懂，soname、real name與linker name。
soname 用來表示是一個特定 library 的名稱，像是 libmylib.so.1 。前面以 `lib' 開頭，接著是該 library 的名稱，然後是 `.so' ，接著是版號，用來表名他的介面；如果介面改變時，就會增加版號來維護相容度。
real name 是實際放有library程式的檔案名稱，後面會再加上 minor 版號與release 版號，像是 libmylib.so.1.0.0 。一般來說，版號的改變規則是(印象中在 APress-Difinitive Guide to GCC中有提到，但目前手邊沒這本書)，最尾碼的release版號用於程式內容的修正，介面完全沒有改變。中間的minor用於有新增加介面，但相舊介面沒改變，所以與舊版本相容。最前面的version版號用於原介面有移除或改變，與舊版不相容時。
linker name是用於連結時的名稱，是不含版號的 soname ，如: libmylib.so。通常 linker name與 real name是用 ln 指到對應的 real name ，用來提供彈性與維護性。
* 編譯 :
shared library的製作過程較複雜 :
# gcc -c -fPIC hello.c world.c
編譯時要加上 -fPIC 用來產生 position-independent code。也可以用 -fpic參數。 (不太清楚差異，只知道 -fPIC 較通用於不同平台，但產生的code較大，而且編譯速度較慢)。
# gcc -shared -WI,-soname,libmylib.so.1 -o libmylib.so1.0.0 hello.o world.o
-shared 表示要編譯成 shared library
-soname用來指名 soname 為 limylib.so.1
library會被輸出成libmylib.so.1.0.0 (也就是real name)若不指定 soname 的話，在編譯結連後的執行檔會以連時的library檔名為soname，並載入他。否則是載入soname指定的library檔案。
在編譯後再用 ln 來建立 soname 與 linker name 兩個檔案 :
# ln -s libmylib.so1.0.0 libmylib.so
在編譯後再用 ln 來建立 soname 與 linker name 兩個檔案 :
# ln -s libmylib.so1.0.0 libmylib.so.1
* 使用 :
與使用 static library 同 :
# gcc main_mylib.c libmylib.so
或用
# gcc main_mylib.c -L. -lmylib
與使用 static library 同 :
# gcc main_mylib.c libmylib.so
或用
# gcc main_mylib.c -L. -lmylib
如果目錄下同時有static與shared library的話，會以shared為主, 可以使用 -static 參數可以避免使用shared連結 :
# gcc main_mylib.c -static -L. -lmylib <會花比用 shared library 久的時間>
此時可以用 ldd 看編譯出的執行檔與shared程式庫的相依性 :
# ldd ./a.out
linux-gate.so.1 => (0xffffe000)
libmylib.so => not found
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7dda000)
/lib/ld-linux.so.2 (0xb7f0a000)
輸出結果顯示出該執行檔需要 libmylib.so 這個shared library。會顯示 not found 因為沒指定該library所在的目錄，所找不到該library. 執行時會要求載入libmylib.so:
# ./a.out.
/a.out: error while loading shared libraries: libmylib.so: cannot open shared object file: No such file or directory
# gcc main_mylib.c -static -L. -lmylib <會花比用 shared library 久的時間>
此時可以用 ldd 看編譯出的執行檔與shared程式庫的相依性 :
# ldd ./a.out
linux-gate.so.1 => (0xffffe000)
libmylib.so => not found
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7dda000)
/lib/ld-linux.so.2 (0xb7f0a000)
輸出結果顯示出該執行檔需要 libmylib.so 這個shared library。會顯示 not found 因為沒指定該library所在的目錄，所找不到該library. 執行時會要求載入libmylib.so:
# ./a.out.
/a.out: error while loading shared libraries: libmylib.so: cannot open shared object file: No such file or directory
因為找不到 libmylib.so.1 所以無法執行程式. 有幾個方式可以處理 :
client:/home/max/src # export LD_LIBRARY_PATH=.
client:/home/max/src # ./a.out
Hello world <成功執行>
Dynamically loaded libraries :
Dynamicaaly loaded libraries 才是像 windows 所用的 DLL ，在使用到時才載入，編譯連結時不需要相關的library。動態載入庫常被用於像plug-ins的應用.
* 使用 :
動態載入是透過一套 dl function來處理, 請參考如下 API :
- #include
- void *dlopen(const char *filename, int flag);
- //開啟載入 filename 指定的 library。
- void *dlsym(void *handle, const char *symbol);
- //取得 symbol 指定的symbol name在library被載入的記憶體位址。
- int dlclose(void *handle);
- //關閉dlopen開啟的handle。
- char *dlerror(void);
- //傳回最近所發生的錯誤訊息。
____ dltest.c ____
- #include
- #include
- #include
- int main() {
- void *handle;
- void (*f)();
- char *error;
- /* 開啟之前所撰寫的 libmylib.so 程式庫 */
- handle = dlopen("./libmylib.so", RTLD_LAZY);
- if( !handle ) {
- fputs( dlerror(), stderr);
- exit(1);
- }
- /* 取得 hello function 的 address */
- f = dlsym(handle, "hello");
- if(( error=dlerror())!=NULL) {
- fputs(error, stderr);
- exit(1);
- }
- /* 呼叫該 function */
- f();
- dlclose(handle);
- }
編譯時要加上 -ldl 參數來與 dl library 連結 :
# gcc dltest.c -ldl
# ./a.out
Hello <成功執行>
