Windows与Linux动态链接库技术的对比

Windows与Linux动态链接库区别概述

Windows与Linux对动态链接库的实现虽然思想相同，但是使用方式却有些不同。下表总结了这一区别。

linux gcc

windows vc

生成静态库

gcc -c calc.c -o calc.o

ar rcs libcalc.a calc.o

cl /c calc.c

lib /OUT:calc.lib calc.obj

使用静态库

gcc test.c libcalc.a -o test

或

gcc test.c -L. -lcalc -o test

cl test.c calc.lib

gcc 有-l选项可以以它要求的名称查找库。

生成动态库

gcc -c calc.c -o calc.o

gcc -shared calc.c -o libcalc.so

cl /c calc.c

link /DLL calc.obj

或

lib /DLL /def:calc.def /OUT:calc.lib

linux下动态链接库的符号信息包含在so文件当中，Windows虽然在dll和生成的lib当中都包含一份符号表信息，但是链接的时候只可使用lib当中的符号。

使用动态库

gcc test.c ./libcalc.so

gcc test.c libcalc.so错误

或

gcc test.c -L. -lcalc -o test

cl test.c calc.lib

cl test.c calc.dll错误

静态链接库与动态链接库混合使用

gcc main.c -Wl,-Bstatic-lcalc -Wl,-Bdynamic -lm

gcc main.c ./libcalc.a -lm

cl test.c a.lib b.lib

windows无论链接动态库还是静态库都指定lib即可，在选择使用动态连接还是静态链接的时候由代码当中的__declspec(dllimport)决定，这句代码要求一个符号必须使用动态链接库

库的名称约束

静态库以libname.a方式命名。
动态库以libname.so方式命名。
若不遵循这两个规则，那么gcc -l选项便无法找到指定的库。

静态库以name.lib方式命名。
动态库以name.dll方式命名。

动态库符号文件name.lib方式命名

linux下对动态链接库和静态链接库的名称要求以lib开头（当然也可以不必以lib开头），而Windows则无此约定。

Linux链接库的使用

测试程序如下：

/*calc.c*/int val = 10;static int inner_val = 20;int Add(int a,int b){    return a + b;}

/*test.c*/#include <stdio.h>extern int val;extern int Add(int a,int b);int main(){    printf("val:%d\n",val);    printf("4 + 4:%d\n",Add(4,4));    return 0;}

静态链接库的使用

生成可重定向文件

gcc创建静态链接库的方式如下，这并不局限于Linux，如在Cygwin下也是如此。

$gcc -c calc.c -o calc.o

在C语言当中被static修饰的变量或函数是私有的，因为在calc.c当中val与Add符号未被static修饰，所以可以在任意的其它模块当中使用val变量或调用Add函数，这意味着val变量是全局的，它的值可以被任何链接到它的一个模块更改。我们可以通过readelf查看calc.o的符号信息，从中可以看出inner_val被LOCAL修饰，而val和Add被GLOBAL修饰。

$ readelf -s calc.oSymbol table '.symtab' contains 11 entries:   Num:    Value  Size Type    Bind   Vis      Ndx Name     0: 00000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND     1: 00000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS calc.c     2: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1     3: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2     4: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3     5: 00000004     4 OBJECT  <span style="color:#ff0000;">LOCAL  </span>DEFAULT    2 inner_val     6: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5     7: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    6     8: 00000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4     9: 00000000     4 OBJECT  <span style="color:#ff0000;">GLOBAL </span>DEFAULT    2 val    10: 00000000    13 FUNC    <span style="color:#ff0000;">GLOBAL </span>DEFAULT    1 Add

创建归档文件

$ar rcs libcalc.a calc.o

静态链接库将可重定向目标文件(.o文件)以特定的格式压缩在一起，从而解决.o文件管理混乱的问题，下面的命令可以查看.a文件当中包含了哪些.o文件。

$ ar -t /usr/lib/i386-linux-gnu/libc.ainit-first.olibc-start.osysdep.oversion.ocheck_fds.olibc-tls.oelf-init.o...

也可以查看.a文件当中每个.o文件的符号信息

$ nm /usr/lib/i386-linux-gnu/libc.a | head -200init-first.o:         U abort         U __ctype_init         U _dl_fpu_control         U _dl_non_dynamic_init00000090 T _dl_start         w _dl_starting_up         U __environ         U __fpu_control         U __init_misc00000004 C __libc_argc00000004 C __libc_argv00000000 T __libc_init_first         U __libc_init_secure00000000 D __libc_multiple_libcs         U __setfpucwlibc-start.o:         U __assert_fail         U __cxa_atexit         U _dl_aux_init         U _dl_discover_osversion         U _dl_osversion...

使用静态链接库

使用方式一，显式链接

gcc test.c ./libcalc.a -o test

使用方式二，隐式链接

gcc test.c -L. -static -lcalc -o test

使用显式链接的时候我们不用关心静态链接库的名称问题，但是对于隐式链接必须遵从gcc对链接库的名称要求：静态库：libname.a，动态库libname.so。

隐式链接静态库的时候必须指定-static选项，若没有指定-static选项，gcc在链接的时候使用动态链接库的算法进行链接，这虽然不会出报错，但是在程序执行的时候实际其会要求加载libcalc.so，由于我们没有libcalc.so，所以程序无法执行。

另外，我们可以更改一下程序以验证上面提到的使用static修饰的变量不可被外部模块链接的说法。这里不做示例。

在链接静态库的时候还有一个陷阱需要注意。由于gcc链接的时候内部算法约束，参数的传递顺序对链接的成功起至关重要。上面的例子当中使用如下方式链接会报错。

gcc ./libcalc.a test.c -o test

动态链接库的使用

创建动态链接库

众所周知，动态链接库的一个主要目的是允许多个正在运行的进程共享存储器中相同的库代码，因而解决宝贵的存储器资源。gcc创建一个动态链接库十分简单，并没有像VC一样单独导出一个可链接的符号文件（见Windows下动态链接库的使用），我们可以在main.c代码当中使用任何非static修饰的变量或函数。

gcc -shared calc.c -o libcalc.so

另外，我们可以查看生成的动态库当中可链接的动态符号表，当我们的程序由于某个符号找不到无法链接的时候可以通过这个手段进行确认。

$ readelf -s libcalc.soSymbol table '<span style="color:#ff0000;">.dynsym</span>' contains 13 entries:   Num:    Value  Size Type    Bind   Vis      Ndx Name     0: 00000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND     1: 00000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_deregisterTMCloneTab     2: 00000000     0 FUNC    WEAK   DEFAULT  UND __cxa_finalize@GLIBC_2.1.3 (2)     3: 00000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__     4: 00000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses     5: 00000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_registerTMCloneTable     6: 00002020     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   21 _edata     7: 00002018     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   21 val     8: 00002024     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   22 _end     9: 00002020     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   22 __bss_start    10: 0000050b    13 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 Add    11: 00000380     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT    9 _init    12: 00000518     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 _finiSymbol table '<span style="color:#ff0000;">.symtab</span>' contains 56 entries:   Num:    Value  Size Type    Bind   Vis      Ndx Name    ...    38: 00000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS    39: 000003e0     4 FUNC    LOCAL  DEFAULT   11 __x86.get_pc_thunk.bx    40: 00002014     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   21 __dso_handle    41: 00001f0c     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   18 _DYNAMIC    42: 00002020     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   21 __TMC_END__    43: 00002000     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   20 _GLOBAL_OFFSET_TABLE_    44: 00000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_deregisterTMCloneTab    45: 00002020     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   21 _edata    46: 00000518     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 _fini    47: 00000000     0 FUNC    WEAK   DEFAULT  UND __cxa_finalize@@GLIBC_2.1    48: 00002018     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   21 val    49: 00000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__    50: 00002024     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   22 _end    51: 00002020     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   22 __bss_start    52: 00000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses    53: 00000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_registerTMCloneTable    54: 0000050b    13 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 Add    55: 00000380     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT    9 _init

上面打印的信息当中.dynsym段包含了其它应用程序可以使用的符号信息，.symtab包含了该动态链接库当中所有可用的符号信息，其是.dynsym的超集。

使用动态链接库

第一种方式，显式链接

gcc test.c ./libcalc.so

第二种方式，隐式链接

gcc test.c -L. -lcalc -o test

使用显式链接十分方便，但是你需要明确知道动态链接库的位置，另外下面的链接方法是错误的 。

$ gcc test.c libcalc.so -o test$ ./test./test: error while loading shared libraries: libcalc.so: cannot open shared object file: No such file or directory$