Linux中库的生成和使用

1    库的生成和使用

库可以有三种使用的形式：静态、共享和动态。静态库的代码在编译时就已载入到开发人员开发的应用程序中。而共享库在程序开始运行时才载入，在编译时只是简单地指定需要使用的库函数。动态库则是共享库的另一种变化形式，动态库也是在程序运行时载入，但与共享库不同的是，程序中使用到的库函数不是在程序开始运行时，而是在程序中的语句需要使用该函数时才载入。动态库可以在程序运行期间释放动态库所占用的内存，腾出空间供其它程序使用。

动态库的后缀通常为.so (Shared Object)，静态库的后缀通常为.a (Archive)。在默认情况下，共享库通常为绿色，而静态库为黑色。

为了在同一系统中使用不同版本的库，可以在库文件名后加上版本号为后缀，例如：libhello.so.1.0。但是由于程序链接默认以.so和.a为文件后缀名，所以为了能够正常使用这些库，通常使用建立符号链接的方式。

ln-fs libhello.so.1.0 libhello.so

ln–fs libhello.a.1.0 libhello.a

/lib/ld.so：Linker andloader；

/etc/ld.so.conf：List of directories that contain libraries；

/etc/ld.so.cache：List of the libraries in libraries mentioned in/etc/ld.so.conf.

1.1         库的生成

1.1.1       生成静态库

arkey [modifiers] [reference-member] archive [members]

只有一个key可能被用到，但是一个key可以和多个modifiers联合使用。reference-member是库中已经存在的某一个成员的名字。

key

d    ：从库中删除成员。

m   ：将成员移动到库的末尾。

a，b，i可以影响该key的操作。

p    ：打印库中的成员。

q    ：添加成员到库的末尾，withoutchecking the replacement。

a，b，i并不能影响该key的操作。

r    ：替换库中的成员，并把替换的成员移动到库的末尾。

a，b，i可以影响该key的操作。

t     ：列出整个库的内容或者是只列出指定的成员。

x    ：从库中提取所有成员或者是指定的成员。

modifiers

a    ：和r或者m一起使用在reference-member之后放置成员。

b/i  ：和r或者m一起使用在reference-member之前放置成员。

c    ：创建库。

o    ：当提取成员时，保持成员原有的时间戳，否则将改变成员的时间戳为提取的时间。

s     ：Write an object-file index into the archive。

Running ar son an archive is equivalent to running ranlibon it。

S    ：禁止生成archive symbol table。

u    ：只能和r一起使用，只替换那些已经被更新的成员。

例如：

$arrc libhello.a.1.0 hello.o

$ln-fs libhello.a.1.0 libhello.a

 

1.1.2       生成动态库

动态库的生成由gcc来完成，通常指定版本号：

$gcc-shared -o libhello.so.1.0 hello.o -Wl,-soname, libhello.so.1.0

$ln-fs libhello.so.1.0 libhello.so

实际上每一个库都有一个soname，在程序执行期间，程序会使用soname查找库，而不是库名。这样的话在程序运行期间，可以有多个名字相同但soname不同的库存在，而程序可以根据soname找到对应的库文件。

1.2         库的使用

如果要使用一个库（静态库libhello.a或动态库libhello.so），则必须准备两个文件：一个就是库文件libhello.a或libhello.so；另外一个就是向用户提供函数声明的头文件（hello.h）。

假设hello.h中提供了sayhello()的函数声明，而用户编写的test.c需要使用sayhello()函数：

#include“hello.h” // 必须保存在头文件的搜索路径中

intmain( )

{

sayhello();

return 0;

}

1.2.1       静态库的使用

$gcc-o test test.c -Wl,-Bstatic –Ldir -lhello

静态库文件只在编译链接时需要，可执行程序一旦编译成功，则放在哪里都可以运行，不再需要静态库文件的支持。

1.2.2       动态库的使用

$gcc-o test test.c –W1,-Bdynamic –Ldir –lhello

因为默认进行的就是动态库链接，所以上面的命令可以简写为：

$gcc-o test test.c –Ldir –lhello

需要注意的是动态库文件不但在编译链接时需要，即使可执行程序编译成功，它的运行业需要动态库文件的支持，所以动态库必须能够被搜索到，有两种方法：

(1) 把动态库文件拷贝到/usr/lib和/lib目录下。

(2) 修改/etc/ld.so.conf文件，加入库文件所在的路径，并执行ldconfig刷新。

如果要和多个库进行链接，而且每个库的链接方式不一样，其命令为：

$gcc-o test test.c –W1,-Bstatic –Ldir -lhello –W1,-Bdynamic –Ldir -lbye

1.3         库的查询

1.3.1       nm

nm打印出库中所有的符号。库既可以是静态的也可以是动态的。nm列出的符号有：

A：absolute，will not be changed by future link。

B：the symbolis in the un-initialized data section。

C：the symbolis common，common symbols are in the un-initializeddata section。When linking，multiplecommon symbols may appear with the same name。

D：the symbolis in the initialized data section。

G：the symbolis in the initialized data section for small objects。

I：the symbolis an indirect reference to another symbol。

N：the symbolis a debugging symbol。

R：the symbolis in a read only data section。

S：the symbolis in a un-initialized data section for small objects。

T：the symbolis in the text(code) section。

U：the symbolis undefined。

V：the symbolis a weak object symbol。When a weak defined symbol is linked with anormal defined symbol，the normal defined symbol is used with noerror。When a weak undefined symbol is linked，the value of the weak symbol becomes zero with noerror。

W：the symbolis a weak symbol that has not been specifically tagged as a weak object symbol。When a weak defined symbol is linked with a normaldefined symbol，the normal defined symbol is used with noerror。When a weak undefined symbol is linked，the value of the weak symbol is determined in asystem-specific manner with no error。Uppercaseindicates that a default value has been specified。

-：the symboltype is unknown。

 

nm[options] [objfiles]

-a：打印所有的符号，包括debugonly符号（默认是不打印的）。

-A：打印每一个符号的所属文件名。

-C：将符号转译为可读形式。

-D：只打印dynamicsymbols。

-g：只打印外部符号。

-u：只打印未定义的符号。

--defined-only：只打印定义过的符号。

-s：当打印库成员的符号时，打印出它们的索引，也就是这些符号属于哪个模块。

-S：打印每一个定义过符号的大小，而不打印它们的值。

假设希望知道hello库中是否定义了sayhello()：

$nmlibhello.so | grep sayhello

1.3.2       ldd

ldd是LibraryDependency Display缩写，它的作用是显示一个可执行程序或一个共享库必须使用的共享库。

lddprograms/shared libraries

1.3.3       ldconfig

库安装到系统以后，为了让动态链接库为系统所认识及共享，就需要运行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lib*.so*)，进而创建出动态装入程序(ld.so)所需的链接和缓存文件。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的名字列表，ldconfig通常在系统启动时运行，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[options] [libs]

-n：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。

-fconf：使用conf文件代替/etc/ld.so.conf

-Ccache：使用cache文件代替/etc/ld.so.cache

-p：打印在当前cache中存放的目录和库文件列表。

-N：Do not rebuild cache，links arestill updated。

-X：Do not update links，cache isstill rebuilt。