顯式連結、隐式連結和顯式加載、隐式加載以及動态庫路徑查找

我們知道庫一般有靜态庫和動态庫2種：

• 靜态庫是編譯時就連結到可執行檔案中的；
• 動态庫是在程式運作時再進行加載的。

故本文讨論的連結與加載方式是指對動态庫而言的。

一、動态庫的加載方式

1、隐式加載

    就是我們需要準備好.h、.lib或者.so，對頭檔案進行包含，并添加對lib的連結指令，來完成對庫函數的調用。這種連結方式，稱之為隐式連結。

    在程式從開始運作時，就會按照系統中一定的搜尋路徑，尋找動态庫，找到就自動加載它，才能成功運作程式，這些步驟，是系統自動完成的。

    一般來說，隐式連結的動态庫，在程式加載時，無需使用者幹涉，便稱之為隐式加載。

    一般通常使用隐式加載的方式，比顯示加載，代碼編寫更簡單。

2、顯式加載

    我們對動态庫的調用，是在代碼中直接使用LoadLibrary，或其他加載函數，直接對dll或so進行加載，然後解析檔案中的函數符号，并調用該函數。這種連結方式，稱之為顯式連結。

    這種加載方式依賴于使用者的加載代碼，是以是程式運作起來後，屬于延遲加載。需要使用者明确知道庫檔案名稱，故稱之為顯式加載。

    這種方式，解析函數符号的代碼較多，編寫不友善。

二、Windows下程式如何查找dll

1、搜尋順序

在win系統下，應用程式搜尋其依賴的dll時，按如下順序進行查找：

• 應用程式所在的路徑；
• Windows的SYSTEM目錄，如C:\Windows\System，通過調用GetSystemDirectory函數可以擷取這個目錄的路徑；
• Windows目錄，如C:\Windows，通過調用GetWindowsDirectory函數可以擷取這個目錄的路徑；
• PATH環境變量指定的路徑。

上述查找順序，對隐式加載、顯式加載方式的dll均有效。

隐式加載dll時，沒什麼好說的，必定通過上述順序查找dll。

顯式加載dll時，由于使用了LoadLibrary函數，如下：

HMODULE WINAPI LoadLibrary（
  _In_ LPCTSTR lpFileName
）;
           

• 如果lpFileName字元串指定完整路徑，則該函數僅搜尋該dll的路徑。
• 如果lpFileName字元串指定一個沒有路徑的dll名稱或者相對路徑（如lpFileName=“Hello.dll”），則該函數使用标準搜尋政策來查找子產品，也就是使用上述順序進行查找"Hello.dll"。

2、指定隐式加載dll的路徑

對于需要隐式加載的dll，由于其加載過程由系統接管。即隐式加載的dll是在exe主體子產品之前加載進來的，執行順序上是先通過PE檔案的導入表加載隐式的dll，然後再加載EXE本體。

是以在程式exe中無法通過代碼，來指定隐式加載dll的路徑。

隻能通過修改PATH環境變量來指定加載dll的路徑，或者直接将dll移入可以被搜尋到的路徑中來實作。

3、指定顯式加載dll的路徑

對于需要顯式加載的dll，由于其LoadLibrary函數參數，即可指定dll的路徑；若隻提供了檔案名，則也可以将dll的路徑設定到PATH環境變量中，或者直接将dll移入可以被搜尋到的路徑中。

4、小結

dll的搜尋順序，對于無論是顯式、隐式加載dll，都是有效的，因為都需要查找dll。隻不過顯式加載時，它通過傳遞參數直接定位到具體dll時，不需要額外搜尋。

牢記：使用隐式加載時，程式中無法通過代碼，來指定該dll搜尋路徑。

無論顯式、隐式加載，通常最簡單的辦法，就是将dll與exe放于同一目錄下。

三、Linux下程式如何查找so

1、搜尋順序

在linux系統下，應用程式搜尋其依賴的so時，按如下順序進行查找：

• gcc編譯時指定的運作時庫路徑 -Wl,-rpath
• 環境變量LD_LIBRARY_PATH指定的路徑
• 從cache檔案/etc/ld.so.cache中查找，該檔案包含了先前在庫路徑中找到的編譯好的候選庫清單。
• 系統預設庫位置/lib和/usr/lib路徑

上述查找順序，對隐式加載、顯式加載方式的so均有效。

隐式加載so時，沒什麼好說的，必定通過上述順序查找so。

顯式加載so時，由于使用了dlopen函數，如下：

• 如果filename字元串指定完整路徑，則該函數僅搜尋該dll的路徑。
• 如果filename字元串指定一個沒有路徑的dll名稱或者相對路徑（如lpFileName=“Hello.so”），則該函數使用标準搜尋政策來查找子產品，也就是使用上述順序進行查找"Hello.so"。

關于linux下顯式加載so的例子，可參考《Linux 動态加載并調用動态庫(.so)方法介紹》。

2、指定隐式加載so的路徑

對于需要隐式加載的so，由于其加載過程由系統接管。即隐式加載的so是在程式主體子產品之前加載進來的，執行順序上是先加載隐式的so，然後再加載程式本體。

是以在程式中無法通過代碼，來指定隐式加載so的路徑。

但是可以通過修改上述順序中任一環節，來指定隐式加載的so路徑。

linux與win有差別，win下直接将dll和exe放于同一目錄就可以找到。但是在linux下不行，這顯得有些智障。。。主要是linux的理念不一樣，系統設計者希望大家把so庫都放到系統指定的目錄下，但是個人并不喜歡這樣做，很多的應用so糅合在一起很亂。

推薦使用第一種，即指定gcc編譯選項來實作。

假設，我們使用Qt開發的程式，希望在程式所在目錄下lib/中去尋找so，那麼可以在程式工程的.pro檔案中，添加如下編譯選項：

QMAKE_LFLAGS += -Wl,-rpath=./lib
           

則該程式啟動時，會在./lib/去找so。當然也可以改成./目前目錄下，這就和win下時很像了。

另外，如果程式顯示加載1.so，1.so隐式加載調用2.so，出現找不到2.so的問題。那麼，可以在1.so代碼所屬工程.pro中，添加上述的編譯選項，就可以解決這個問題。

3、指定顯式加載so的路徑

對于需要顯式加載的so，由于其dlopen函數參數，即可指定so的路徑；若隻提供了檔案名，則可以通過修改上述順序中任一環節，來指定so路徑。

4、小結

so的搜尋順序，對于無論是顯式、隐式加載，都是有效的，因為都需要查找so。隻不過顯式加載時，它通過傳遞參數直接定位到具體so時，不需要額外搜尋。

牢記：使用隐式加載時，程式中無法通過代碼，來指定該so搜尋路徑。但是可以通過編譯選項來指定。

四、總結

win、linux下動态庫的加載和搜尋機制很相似，但是有一些不同，主要不同之處展現在，隐式加載動态庫時：

• win下，隻能通過修改PATH指定庫路徑，但是預設支援搜尋程式目前目錄。
• linux下，支援gcc編譯選項指定庫路徑，但是預設不支援搜尋程式目前目錄。

另外，在win下，使用隐式加載時，程式中無法通過代碼，來指定該dll搜尋路徑。

在linux下，雖然依然不能通過程式中代碼來，指定該so搜尋路徑；但是可以使用gcc編譯選項的方式，提前指定該程式搜尋so的路徑，也算是一種很好的補充方式。

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