Linux中庫的生成和使用

1    庫的生成和使用

庫可以有三種使用的形式：靜态、共享和動态。靜态庫的代碼在編譯時就已載入到開發人員開發的應用程式中。而共享庫在程式開始運作時才載入，在編譯時隻是簡單地指定需要使用的庫函數。動态庫則是共享庫的另一種變化形式，動态庫也是在程式運作時載入，但與共享庫不同的是，程式中使用到的庫函數不是在程式開始運作時，而是在程式中的語句需要使用該函數時才載入。動态庫可以在程式運作期間釋放動态庫所占用的記憶體，騰出空間供其它程式使用。

動态庫的字尾通常為.so (Shared Object)，靜态庫的字尾通常為.a (Archive)。在預設情況下，共享庫通常為綠色，而靜态庫為黑色。

為了在同一系統中使用不同版本的庫，可以在庫檔案名後加上版本号為字尾，例如：libhello.so.1.0。但是由于程式連結預設以.so和.a為檔案字尾名，是以為了能夠正常使用這些庫，通常使用建立符号連結的方式。

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         庫的生成

1.1.1       生成靜态庫

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

隻有一個key可能被用到，但是一個key可以和多個modifiers聯合使用。reference-member是庫中已經存在的某一個成員的名字。

key

d    ：從庫中删除成員。

m   ：将成員移動到庫的末尾。

a，b，i可以影響該key的操作。

p    ：列印庫中的成員。

q    ：添加成員到庫的末尾，withoutchecking the replacement。

a，b，i并不能影響該key的操作。

r    ：替換庫中的成員，并把替換的成員移動到庫的末尾。

a，b，i可以影響該key的操作。

t     ：列出整個庫的内容或者是隻列出指定的成員。

x    ：從庫中提取所有成員或者是指定的成員。

modifiers

a    ：和r或者m一起使用在reference-member之後放置成員。

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

c    ：建立庫。

o    ：當提取成員時，保持成員原有的時間戳，否則将改變成員的時間戳為提取的時間。

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    ：隻能和r一起使用，隻替換那些已經被更新的成員。

例如：

$arrc libhello.a.1.0 hello.o

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

1.1.2       生成動态庫

動态庫的生成由gcc來完成，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

實際上每一個庫都有一個soname，在程式執行期間，程式會使用soname查找庫，而不是庫名。這樣的話在程式運作期間，可以有多個名字相同但soname不同的庫存在，而程式可以根據soname找到對應的庫檔案。

1.2         庫的使用

如果要使用一個庫（靜态庫libhello.a或動态庫libhello.so），則必須準備兩個檔案：一個就是庫檔案libhello.a或libhello.so；另外一個就是向使用者提供函數聲明的頭檔案（hello.h）。

假設hello.h中提供了sayhello()的函數聲明，而使用者編寫的test.c需要使用sayhello()函數：

#include“hello.h” // 必須儲存在頭檔案的搜尋路徑中

intmain( )

{

sayhello();

return 0;

}

1.2.1       靜态庫的使用

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

靜态庫檔案隻在編譯連結時需要，可執行程式一旦編譯成功，則放在哪裡都可以運作，不再需要靜态庫檔案的支援。

1.2.2       動态庫的使用

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

因為預設進行的就是動态庫連結，是以上面的指令可以簡寫為：

$gcc-o test test.c –Ldir –lhello

需要注意的是動态庫檔案不但在編譯連結時需要，即使可執行程式編譯成功，它的運作業需要動态庫檔案的支援，是以動态庫必須能夠被搜尋到，有兩種方法：

(1) 把動态庫檔案拷貝到/usr/lib和/lib目錄下。

(2) 修改/etc/ld.so.conf檔案，加入庫檔案所在的路徑，并執行ldconfig重新整理。

如果要和多個庫進行連結，而且每個庫的連結方式不一樣，其指令為：

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

1.3         庫的查詢

1.3.1       nm

nm列印出庫中所有的符号。庫既可以是靜态的也可以是動态的。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：列印所有的符号，包括debugonly符号（預設是不列印的）。

-A：列印每一個符号的所屬檔案名。

-C：将符号轉譯為可讀形式。

-D：隻列印dynamicsymbols。

-g：隻列印外部符号。

-u：隻列印未定義的符号。

--defined-only：隻列印定義過的符号。

-s：當列印庫成員的符号時，列印出它們的索引，也就是這些符号屬于哪個子產品。

-S：列印每一個定義過符号的大小，而不列印它們的值。

假設希望知道hello庫中是否定義了sayhello()：

$nmlibhello.so | grep sayhello

1.3.2       ldd

ldd是LibraryDependency Display縮寫，它的作用是顯示一個可執行程式或一個共享庫必須使用的共享庫。

lddprograms/shared libraries

1.3.3       ldconfig

庫安裝到系統以後，為了讓動态連結庫為系統所認識及共享，就需要運作ldconfig。ldconfig指令的用途，主要是在預設搜尋目錄(/lib和/usr/lib)以及動态庫配置檔案/etc/ld.so.conf内所列的目錄下，搜尋出可共享的動态連結庫(格式如lib*.so*)，進而建立出動态裝入程式(ld.so)所需的連結和緩存檔案。緩存檔案預設為/etc/ld.so.cache，此檔案儲存已排好序的動态連結庫的名字清單，ldconfig通常在系統啟動時運作，當使用者安裝了一個新的動态連結庫時，就需要手工運作這個指令：

ldconfig[options] [libs]

-n：僅掃描指令行指定的目錄，不掃描預設目錄(/lib、/usr/lib),也不掃描配置檔案/etc/ld.so.conf所列的目錄。

-fconf：使用conf檔案代替/etc/ld.so.conf

-Ccache：使用cache檔案代替/etc/ld.so.cache

-p：列印在目前cache中存放的目錄和庫檔案清單。

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

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