LINUX动态链接库高级应用.docx
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LINUX动态链接库高级应用
在《LINUX下动态链接库的创建与应用》一文中,我介绍了LINUX动态链接库的基本知识.其要点是:
用户根据实际情况需要,利用dlopen,dlsym,dlclose等动态链接库操作函数,装入指定的动态链接库中指定的函数,然后加以执行.程序中使用很少的动态函数时,这样的做法尚可.如果程序需要调用大量的动态函数,那么采用这样的编程手段将是非常繁复的,所以我们必须使用一种更为聪明的办法,以减少代码量,提高工作效率.这就是现在我要举例介绍的《LINUX动态链接库高级应用》.
注:
本文举的例子类似上篇文章,只是文件的内容已做相应修改,裁减了不少.示例程序ady.c和两个动态函数的源程序getdate.c与gettime.c仅修改了头文件的名字,其内容不再列出.本文使用头文件为adatetime.h.
要想高效地应用LINUX动态链接库（尤其是用户自己编写的）,需要做以下工作:
一、编写合格的动态链接库头文件
C语言的头文件,可供一个或多个程序引用,里面一般定义程序所需的常量,自定义类型及函数原型说明等.其中的函数原型说明,则供编译器检查语法,用于排除引用参数时类型不一致的错误.只有编写合格的动态链接库头文件,程序员才能正确使用动态链接库内的函数.
动态链接库头文件要采用C语言标准格式,其中的动态函数原型定义,不必象上文介绍的那样用（*动态函数名）的描述形式.请看下面的例子:
（每行开始的数字为所在行行号,为笔者添加,供注解使用）
1/*adatetime.h:
纵横软件制作中心雨亦奇（zhsoft@
06.*/23#ifndef__DATETIME_H45#define__DATETIME_H67/*日期结构*/
8typedefstruct
9{
10intyear;
11intmon;
12intday;
13}DATETYPE;
14
15/*时间结构*/
16typedefstruct
17{
18charhour;
19charmin;
20charsec;
21}TIMETYPE;
22
23intgetdate（DATETYPE*d）;/*取当前日期*/
24intgettime（TIMETYPE*t）;/*取当前时间*/
25
26#endif
27
注:
与上文的datetime.h文件比较,从该头文件第23,24行可以看到,动态函数getdate,gettime的原型定义改变了,不再使用（*getdate）,（*gettime）的格式了（这种格式使用较为罗嗦）.
二、正确编译与命名动态链接库
为了让GCC编译器生成动态链接库,编译时须加选项-shared.（这点须牢记）LINUX系统中,为了让动态链接库能被系统中其它程序共享,其名字应符合“lib*.so*”这种格式.如果某个动态链接库不符合此格式,则LINUX的动态链接库自动装入程序（ld.so）将搜索不到此链接库,其它程序也无法共享之.格式中,第一个*通常表示为简写的库名,第二个*通常表示为该库的版本号.如:
在我的系统中,基本C动态链接库的名字为libc.so.6,线程pthread动态链接库的名字为libpthread.so.0等等.本文例子所生成的动态链接库的名字为libmy.so,虽没有版本号,但也符合所要求的格式.
生成该动态链接库的维护文件makefile-lib内容如下:
1#makefile:
纵横软件制作中心雨亦奇编写,2002-03-
07.23all:
libmy.so45SRC=getdate.cgettime.c67TGT=$（SRC:
.c=.o）89$（SRC）:
adatetime.h
10@touch$@
11
12%.o:
%.c
13cc-c$?
14
15#动态链接库（libmy.so）生成
16libmy.so:
$（TGT）
17cc-s-shared-o$@$（TGT）
18
运行命令:
$make-fmakefile-lib$即生成libmy.so库.
注:
维护文件中,第17行用-shared选项以生成动态链接库,用-s选项以去掉目标文件中的符号表,从而减小文件长度.
三、共享动态链接库
3.1动态链接库配置文件
为了让动态链接库为系统所使用,需要维护动态链接库的配置文件
--/etc/ld.so.conf.此文件内,存放着可被LINUX共享的动态链接库所在目录的名字（系统目录/lib,/usr/lib除外）,各个目录名间以空白字符（空格,换行等）或冒号或逗号分隔.一般的LINUX发行版中,此文件均含一个共享目录/usr/X11R6/lib,为Xwindow窗口系统的动态链接库所在的目录.
下面看看我的系统中此文件的内容如何:
#cat/etc/ld.so.conf
/usr/X11R6/lib
/usr/zzz/lib#由上可以看出,该动态库配置文件中,增加了一个/usr/zzz/lib目录.这是我自己新建的共享库目录,下面存放我新开发的可供系统共享的动态链接库.
3.2动态链接库管理命令
为了让动态链接库为系统所共享,还需运行动态链接库的管理命令--ldconfig.此执行程序存放在/sbin目录下.
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（格式如前介绍,lib*.so*）,进而创建出动态装入程序（ld.so）所需的连接和缓存文件.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名字列表.ldconfig通常在系统启动时运行,而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命令行用法如下:
ldconfig[-v|--verbose][-n][-N][-X][-fCONF][-CCACHE][-rROOT][-l][-p|--print-cache][-cFORMAT][--format=FORMAT][-V]
[-?
|--help|--usage]path...
ldconfig可用的选项说明如下:
（1）-v或--verbose:
用此选项时,ldconfig将显示正在扫描的目录及搜索到的动态链接库,还有它所创建的连接的名字.
（2）-n:
用此选项时,ldconfig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.
（3）-N:
此选项指示ldconfig不重建缓存文件（/etc/ld.so.cache）.若未用-X选项,ldconfig照常更新文件的连接.
（4）-X:
此选项指示ldconfig不更新文件的连接.若未用-N选项,则缓存文件正常更新.
（5）-fCONF:
此选项指定动态链接库的配置文件为CONF,系统默认为/etc/ld.so.conf.
（6）-CCACHE:
此选项指定生成的缓存文件为CACHE,系统默认的是
/etc/ld.so.cache,此文件存放已排好序的可共享的动态链接库的列表.
（7）-rROOT:
此选项改变应用程序的根目录为ROOT（是调用chroot函数实现的）.选择此项时,系统默认的配置文件/etc/ld.so.conf,实际对应的为ROOT/etc/ld.so.conf.如用-r/usr/zzz时,打开配置文件/etc/ld.so.conf时,实际打开的是/usr/zzz/etc/ld.so.conf文件.用此选项,可以大大增加动态链接库管理的灵活性.
（8）-l:
通常情况下,ldconfig搜索动态链接库时将自动建立动态链接库的连接.选择此项时,将进入专家模式,需要手工设置连接.一般用户不用此项.
（9）-p或--print-cache:
此选项指示ldconfig打印出当前缓存文件所保存的所有共享库的名字.
（10）-cFORMAT或--format=FORMAT:
此选项用于指定缓存文件所使用的格式,共有三种:
（11）-V:
此选项打印出ldconfig的版本信息,而后退出.
（12）-?
或--help或--usage:
这三个选项作用相同,都是让ldconfig打印出其帮助信息,而后退出.
举三个例子:
例1:
#ldconfig-p
793libsfoundincache`/etc/ld.so.cache'
libzvt.so.2（libc6）=>/usr/lib/libzvt.so.2
libzvt.so（libc6）=>/usr/lib/libzvt.so
libz.so.
1.1.3（libc6）=>/usr/lib/libz.so.
1.1.3
libz.so.1（libc6）=>/lib/libz.so.1
......#注:
有时候用户想知道系统中有哪些动态链接库,或者想知道系统中有没有某个动态链接库,这时,可用-p选项让ldconfig输出缓存文件中的动态链接库列表,从而查询得到.例子中,ldconfig命令的输出结果第1行表明在缓存文件/etc/ld.so.cache中找到793个共享库,第2行开始便是一系列共享库的名字及其全名（绝对路径）.因为实际输出结果太多,为节省篇幅,以......表示省略的部分.
例2:
#ldconfig-v
/lib:
liby.so.1->liby.so.1
libnss_wins.so->libnss_wins.so
......
/usr/lib:
libjscript.so.2->libjscript.so.
2.0.0
libkspell.so.2->libkspell.so.
2.0.0
......
/usr/X11R6/lib:
libmej-
0.8.
10.so->libmej-
0.8.
10.so
libXaw3d.so.7->libXaw3d.so.
7.0
......#注:
ldconfig命令在运行正常的情况下,默认不输出什么东西.本例中用了-v选项,以使ldconfig在运行时输出正在扫描的目录及搜索到的共享库,用户可以清楚地看到运行的结果.执行结束后,ldconfig将刷新缓存文件
/etc/ld.so.cache.
例3:
#ldconfig/usr/zhsoft/lib#注:
当用户在某个目录下面创建或拷贝了一个动态链接库,若想使其被系统共享,可以执行一下"ldconfig目录名"这个命令.此命令的功能在于让ldconfig将指定目录下的动态链接库被系统共享起来,意即:
在缓存文件/etc/ld.so.cache中追加进指定目录下的共享库.本例让系统共享了/usr/zhsoft/lib目录下的动态链接库.需要说明的是,如果此目录不在/lib,/usr/lib及/etc/ld.so.conf文件所列的目录里面,则再度运行ldconfig时,此目录下的动态链接库可能不被系统共享了.
3.3动态链接库如何共享
了解了以上知识,我们可以采用以下三种方法来共享动态链接库:
（注:
均须在超级用户状态下操作,以我的动态链接库libmy.so共享过程为例）
（1）拷贝动态链接库到系统共享目录下,或在系统共享目录下为该动态链接库建立个连接（硬连接或符号连接均可,常用符号连接）.这里说的系统共享目录,指
的是LINUX动态链接库存放的目录,它包含/lib,/usr/lib以及/etc/ld.so.conf文件内所列的一系列目录.
#cplibmy.so/lib
#ldconfig#或:
#ln-s`pwd`/libmy.so/lib
#ldconfig#
（2）将动态链接库所在目录名追加到动态链接库配置文件/etc/ld.so.conf中.#pwd>>/etc/ld.so.conf
#ldconfig#（3）利用动态链接库管理命令ldconfig,强制其搜索指定目录,并更新缓存文件,便于动态装入.
#ldconfig`pwd`#需要说明的是,这种操作方法虽然有效,但效果是暂时的,供程序测试还可以,一旦再度运行ldconfig,则缓存文件内容可能改变,所需的动态链接库可能不被系统共享了.与之相比较,前两种方法是可靠的方法,值得业已定型的动态链接库共享时采用.前两种方法还有一个特点,即最后一条命令都是ldconfig,也即均需要更新一下缓存文件,以确保动态链接库的共享生效.
四、含有动态函数的程序的编译
4.1防止编译因未指定动态链接库而出错
当一个程序使用动态函数时,编译该程序时就必须指定含所用动态函数的动态链接库,否则编译将会出错退出.如本文示例程序ady.c的编译（未明确引用动态链接库libmy.so）:
#cc-oadyady.c
/tmp/ccL4FsJp.o:
Infunction`main':
/tmp/ccL4FsJp.o（.text+0x43）:
undefinedreferenceto`gettime'collect2:
ldreturned1exitstatus#注:
因为ady.c所含的动态函数getdate,gettime不在系统函数库中,所以连接时出错.
4.2编译时引用动态链接库的几种方式
（1）当所用的动态链接库在系统目录（/lib,/usr/lib）下时,可用编译选项-l来引用.即:
#cc-lmy-oadyady.c#注:
编译时用-l选项引用动态链接库时,库名须使用其缩写形式.本例的my,表示引用libmy.so库.若引用光标库libncurses.so,须用-lncurses.注意,-l选项与参数之间不能有空格,否则会出错.
（2）当所用的动态链接库在系统目录（/lib,/usr/lib）以外的目录时,须用编译选项-L来指定动态链接库所在的目录（供编译器查找用）,同时用-l选项指定缩写的动态链接库名.即:
#cc-L/usr/zzz/lib-lmy-oadyady.c#（3）直接引用所需的动态链接库.即:
#cc-oadyady.clibmy.so#或
#cc-oadyady.c/lib/libmy.so#等等.其中,动态链接库的库名可以采用相对路径形式（文件名不以/开头）,也可采用绝对路径形式（文件名以/开头）.
五、动态链接程序的运行与检查
5.1运行
编译连接好含动态函数的程序后,就可以运行它了.动态链接程序因为共享了系统中的动态链接库,所以其空间占用很小.但这并不意味功能的减少,它的执行与静态连接的程序执行,效果完全相同.在命令提示符下键入程序名及相关参数后回车即可,如下例:
$ady
动态链接库高级应用示范
当前日期:
2002-03-11
当前时间:
19:
39:
06$
5.2检查
检查什么?
检查动态链接程序究竟需要哪些共享库,系统中是否已有这些库,没有的话,用户好想办法把这些库装上.
怎么检查呢?
这里,告诉你一个实用程序--ldd,这个程序就是专门用来检查动态链接程序依赖哪些共享库的.
ldd命令行用法如下:
ldd[--version][-v|--verbose][-d|--data-relocs]
[-r|--function-relocs][--help]FIL
E...
各选项说明如下:
（1）--version:
此选项用于打印出ldd的版本号.
（2）-v或--verbose:
此选项指示ldd输出关于所依赖的动态链接库的尽可能详细的信息.
（3）-d或--data-relocs:
此选项执行重定位,并且显示不存在的函数.
（4）-r或--function-relocs:
此选项执行数据对象与函数的重定位,同时报告不存在的对象.
（5）--help:
此选项用于打印出ldd的帮助信息.
注:
上述选项中,常用-v（或--verbose）选项.
ldd的命令行参数为FIL
E...,即一个或多个文件名（动态链接程序或动态链接库）.
例1:
$lddady
libmy.so=>./libmy.so（0x）
libc.so.6=>/lib/libc.so.6（0x）
/lib/ld-linux.so.2=>/lib/ld-linux.so.2（0x40000）$注:
每行=>前面的,为动态链接程序所需的动态链接库的名字,而=>后面的,则是运行时系统实际调用的动态链接库的名字,所需的动态链接库在系统中不存在时,=>后面将显示"notfound",括号所括的数字为虚拟的执行地址.本例列出ady所需的三个动态链接库,其中libmy.so为自己新建的动态链接库,而libc.so.6与/lib/ld-linux.so.2均为系统的动态链接库,前一个为基本C库,后一个动态
装入库（用于动态链接库的装入及运行）.
例2:
$ldd-vady
libmy.so=>./libmy.so（0x）
libc.so.6=>/lib/libc.so.6（0x）
/lib/ld-linux.so.2=>/lib/ld-linux.so.2（0x40000）
Versioninformation:
./ady:
libc.so.6（GLIBC_
2.1.3）=>/lib/libc.so.6
libc.so.6（GLIBC_
2.0）=>/lib/libc.so.6
./libmy.so:
libc.so.6（GLIBC_
2.1.3）=>/lib/libc.so.6
libc.so.6（GLIBC_
2.0）=>/lib/libc.so.6
/lib/libc.so.6:
ld-linux.so.2（GLIBC_
2.1.1）=>/lib/ld-linux.so.2
ld-linux.so.2（GLIBC_
2.2.3）=>/lib/ld-linux.so.2
ld-linux.so.2（GLIBC_
2.1）=>/lib/ld-linux.so.2
ld-linux.so.2（GLIBC_
2.2）=>/lib/ld-linux.so.2
ld-linux.so.2（GLIBC_
2.0）=>/lib/ld-linux.so.2$注:
本例用-v选项以显示尽可能多的信息,所以例中除列出ady所需要的动态链接库外,还列出了程序所需动态链接库版本方面的信息.
小结:
在LINUX动态链接库的高级应用中,关键有两点,一是如何让动态链接库为LINUX系统所共享,二是编译连接程序时如何做.让动态链接库为系统所共享,主要是用ldconfig管理命令,维护好系统共享库的缓存文件/etc/ld.so.cache.编译连接时如何做?
注意连接上所用的动态链接库就可以了.LINUX动态链接库的高级应用,用一用就明白:
其实,就是这么简单!
点击这里下载示例程序。
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