C編譯: 動态連接配接庫 (.so檔案)

作者：Vamei 出處：http://www.cnblogs.com/vamei 歡迎轉載，也請保留這段聲明。謝謝！

這樣的做法非常不“環保”。算法的實際運用和算法的實作混在一起。如果我想要重複使用之前的源程式，必須進行許多改動，并且重新編譯。最好的解決方案是實作子產品化: 隻保留純粹的算法實作，分離頭檔案，并編譯一個庫(library)。每次需要使用庫的時候(比如使用棧資料結構)，就在程式中include頭檔案，連接配接庫。這樣，不需要每次都改動源程式。

我在這裡介紹如何在UNIX環境中建立共享庫 (shared library)。UNIX下，共享庫以so為字尾(shared object)。共享庫與Windows下的DLL類似，是在程式運作時動态連接配接。多個程序可以連接配接同一個共享庫。

共享庫

本文使用Ubuntu測試，使用gcc作為編譯器。

上面的main()部分是用于測試，不屬于功能子產品，在建立庫的時候應該去掉。

程式中的一些聲明，會被重複利用。比如:

這一段程式聲明了一些結構體和指針，以及棧操作的函數原型。當我們其他程式中調用庫時 (比如建立一個棧，或者執行pop操作)，同樣需要寫這些聲明。我們把這些在實際調用中需要的聲明儲存到一個頭檔案mystack.h。在實際調用的程式中，可以簡單的include該頭檔案，避免了每次都寫這些聲明語句的麻煩。

經過清理後的C程式為mystack.c:

#include "..."; 語句将首先在工作目錄尋找相應檔案。如果使用gcc時，增加-I選項，将在-I提供的路徑中尋找。

我們的目标是制作共享庫，即.so檔案。

首先，編譯stack.c:

$gcc -c -fPIC -o mystack.o mystack.c

-c表示隻編譯(compile)，而不連接配接。-o選項用于說明輸出(output)檔案名。gcc将生成一個目标(object)檔案mystack.o。

注意-fPIC選項。PIC指Position Independent Code。共享庫要求有此選項，以便實作動态連接配接(dynamic linking)。

生成共享庫:

$gcc -shared -o libmystack.so mystack.o

庫檔案以lib開始。共享庫檔案以.so為字尾。-shared表示生成一個共享庫。

這樣，共享庫就完成了。.so檔案和.h檔案都位于目前工作路徑(.)。

我們編寫一個test.c，來實際調用共享庫:

注意，我們在程式的一開始include了mystack.h。

編譯上述程式。編譯器需要知道.h檔案位置。

對于#include "..."，編譯器會在目前路徑搜尋.h檔案。你也可以使用-I選項提供額外的搜尋路徑，比如-I/home/vamei/test。

對于#include <...>，編譯器會在預設include搜尋路徑中尋找。

編譯器還需要知道我們用了哪個庫檔案，在gcc中:

使用-l選項說明庫檔案的名字。這裡，我們将使用-lmystack (即libmystack庫檔案)。

使用-L選項說明庫檔案所在的路徑。這裡，我們使用-L. (即.路徑)。

如果沒有提供-L選項，gcc将在預設庫檔案搜尋路徑中尋找。

你可以使用下面的指令，來獲知自己電腦上的include預設搜尋路徑:

$`gcc -print-prog-name=cc1` -v   

獲知庫預設搜尋路徑:

$gcc -print-search-dirs

我們所需的.h和.so檔案都在目前路徑，是以，使用如下指令編譯:

$gcc -o test test.c -lmystack -L.

将生成test可執行檔案。

使用

$./test

執行程式

另一個情況是:

這是因為作業系統無法找到庫。libmystack.so位于目前路徑，位于庫檔案的預設路徑之外。盡管我們在編譯時(compile time)提供了.so檔案的位置，但這個資訊并沒有寫入test可執行檔案(runtime)。可以使用下面指令測試:

$ldd test

ldd用于顯示可執行檔案所依賴的庫。顯示:

這說明test可執行檔案無法找到它所需的libmystack.so庫檔案。

為了解決上面的問題，我們可以将.so檔案放入預設搜尋路徑中。但有時，特别是多使用者環境下，我們不享有在預設搜尋路徑寫入的權限。

一個解決方案是設定LD_LIBRARY_PATH環境變量。比如:

$export LD_LIBRARY_PATH=.

這樣，可執行檔案執行時，作業系統将在先在LD_LIBRARY_PATH下搜尋庫檔案，再到預設路徑中搜尋。環境變量的壞處是，它會影響所有的可執行程式。如果我們在編譯其他程式時，如果我們不小心，很可能導緻其他可執行檔案無法運作。是以，LD_LIBRARY_PATH環境變量多用于測試。

另一個解決方案，即提供-rpath選項，将搜尋路徑資訊寫入test檔案(rpath代表runtime path)。這樣就不需要設定環境變量。這樣做的壞處是，如果庫檔案移動位置，我們需要重新編譯test。使用如下指令編譯test.c:

$gcc -g -o test test.c -lmystack -L. -Wl,-rpath=.

-Wl表示，-rpath選項是傳遞給連接配接器(linker)。

test順利執行的結果為: