LINUX动态链接库的创建与使用.docx
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LINUX动态链接库的创建与使用
一，LINUX系统中动态链接库的创建与使用
大家都知道，在WINDOWS系统中有很多的动态链接库（以.DLL为后缀的文件，DLL即DynamicLinkLibrary）。
这种动态链接库，和静态函数库不同，它里面的函数并不是执行程序本身的一部分，而是根据执行程序需要按需装入，同时其执行代码可在多个执行程序间共享，节省了空间，提高了效率，具备很高的灵活性，得到越来越多程序员和用户的青睐。
那么，在LINUX系统中有无这样的函数库呢？
答案是肯定的，LINUX的动态链接库不仅有，而且为数不少。
在/lib目录下，就有许多以.so作后缀的文件，这就是LINUX系统应用的动态链接库，只不过与WINDOWS叫法不同，它叫so，即SharedObject，共享对象。
（在LINUX下，静态函数库是以.a作后缀的）X-WINDOW作为LINUX下的标准图形窗口界面，它本身就采用了很多的动态链接库（在/usr/X11R6/lib目录下），以方便程序间的共享，节省占用空间。
著名的APACHE网页服务器，也采用了动态链接库，以便扩充程序功能。
你只需将PHP动态链接库拷到其共享目录，修改一下配置，APACHE就可以支持PHP网页了。
如果你愿意，可以自己编写动态链接库，让APACHE支持你自己定义的网页格式。
这就是动态链接的好处。
1、LINUX下动态链接库的创建
在LINUX系统下，创建动态链接库是件再简单不过的事情。
只要在编译函数库源程序时加上-shared选项即可，这样所生成的执行程序即为动态链接库。
从某种意义上来说，动态链接库也是一种执行程序。
按一般规则，程序名应带.so后缀。
下面举个例子说说。
我准备编写两个函数，一个用于查询当前日期getdate，一个用于查询当前时间gettime，并将这两个函数存于动态链接库my.so中。
为此，需要做以下几项工作。
1.1编写用户接口文件datetime.h，内容如下（每行前面的数字为行号）：
----------------------------------------------------------------------
1/*datetime.h:
纵横软件制作中心雨亦奇编写,2001-06-28.*/
2
3#ifndef__DATETIME_H
4
5#define__DATETIME_H
6
7/*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
23/*函数原型说明*/
24
25#ifdefSHARED
26int（*getdate）（DATETYPE*d）;
27#else
28intgetdate（DATETYPE*d）;
29#endif
30
31#ifdefSHARED
32int（*gettime）（TIMETYPE*t）;
33#else
34intgettime（TIMETYPE*t）;
35#endif
36
37#endif
38
----------------------------------------------------------------------
这个用户接口文件中，先定义了日期与时间结构，接着定义一下函数的原型。
动态函数与静态函数的原型说明不同的是，动态函数应使用（*函数名）的形式，以便引用其指针。
若要引用文件中的动态函数说明，用户应该定义一下SHARED宏，这样才能使用。
1.2编写getdate.c，源程序如下：
----------------------------------------------------------------------
1/*getdate.c:
纵横软件制作中心雨亦奇编写,2001-06-28.*/
2
3#include"time.h"
4#include"datetime.h"
5
6intgetdate（DATETYPE*d）
7{
8longti;
9structtm*tm;
10
11time（&ti）;
12tm=localtime（&ti）;
13d->year=tm->tm_year+1900;
14d->mon=tm->tm_mon+1;
15d->day=tm->tm_mday;
16}
17
----------------------------------------------------------------------
在getdate函数中，先调用time取得以秒计的系统时间，再用localtime函数转换一下时间结构，最后调整得到正确的日期。
1.3编写gettime.c，源程序如下：
----------------------------------------------------------------------
1/*gettime.c:
纵横软件制作中心雨亦奇编写,2001-06-28.*/
2
3#include"time.h"
4#include"datetime.h"
5
6intgettime（TIMETYPE*t）
7{
8longti;
9structtm*tm;
10
11time（&ti）;
12tm=localtime（&ti）;
13t->hour=tm->tm_hour;
14t->min=tm->tm_min;
15t->sec=tm->tm_sec;
16}
17
----------------------------------------------------------------------
gettime函数与getdate函数相仿，先用time函数取得以秒计的系统时间，再用localtime函数转换一下时间结构，最后返回当前的时间（不需调整）。
1.4编写维护文件makefile-lib，内容如下：
----------------------------------------------------------------------
1#makefile-lib:
纵横软件制作中心雨亦奇编写,2001-06-28.
2
3all:
my.so
4
5SRC=getdate.cgettime.c
6
7TGT=$（SRC:
.c=.o）
8
9$（SRC）:
datetime.h
10@touch$@
11
12%.o:
%.c
13cc-c$?
14
15#动态函数库（my.so）生成
16my.so:
$（TGT）
17cc-shared-o$@$（TGT）
18
----------------------------------------------------------------------
编写维护文件的目的，在于方便程序员维护程序，尤其是维护比较大的工程项目。
一个素质良好的程序员应该学会熟练地编写维护文件makefile。
定义了文件间的依赖关系后，一旦源文件发生变化，仅需make一下，其目标文件维护代码会自动执行，从而自动更新目标文件，减少了许多工作量。
注意:
每行维护代码必须以TAB（跳格键）开始，不是的话make时将出错。
本维护文件第1行是注释行，以#号开头；文件第3行定义所有需要维护的函数库；第5行定义相关源程序文件；第7行定义目标文件；第9-10行说明所有源程序依赖于datetime.h头文件，并有相应维护代码，即touch一下，更新一下源文件的时间；第12-13行定义.o文件依赖于相应的.c文件，并指定了维护代码，即用cc编译一下；第16-17行定义共享库my.so依赖的目标文件，维护代码中用-shared编译选项，以生成动态链接库my.so。
1.5运行make-fmakefile-lib命令
make运行后，动态链接库my.so就产生了，我们就可以在程序中调用了。
如果想让系统所有用户都可以使用，则应以root用户登录系统，将这个库拷贝到/lib目录下（命令：
cpmy.so/lib），或者在/lib目录下建个符号连接即可（命令：
ln-s`pwd`/my.so/lib）。
2、LINUX下动态链接库的使用
2.1重要的dlfcn.h头文件
LINUX下使用动态链接库，源程序需要包含dlfcn.h头文件，此文件定义了调用动态链接库的函数的原型。
下面详细说明一下这些函数。
2.1.1dlerror
原型为:
constchar*dlerror（void）;
当动态链接库操作函数执行失败时，dlerror可以返回出错信息，返回值为NULL时表示操作函数执行成功。
2.1.2dlopen
原型为:
void*dlopen（constchar*filename,intflag）;
dlopen用于打开指定名字（filename）的动态链接库，并返回操作句柄。
filename:
如果名字不以/开头，则非绝对路径名，将按下列先后顺序查找该文件。
（1）用户环境变量中的LD_LIBRARY值；
（2）动态链接缓冲文件/etc/ld.so.cache
（3）目录/lib，/usr/lib
flag表示在什么时候解决未定义的符号（调用）。
取值有两个:
1）RTLD_LAZY:
表明在动态链接库的函数代码执行时解决。
2）RTLD_NOW:
表明在dlopen返回前就解决所有未定义的符号，一旦未解决，dlopen将返回错误。
dlopen调用失败时，将返回NULL值，否则返回的是操作句柄。
2.1.3dlsym:
取函数执行地址
原型为:
void*dlsym（void*handle,char*symbol）;
dlsym根据动态链接库操作句柄（handle）与符号（symbol），返回符号对应的函数的执行代码地址。
由此地址，可以带参数执行相应的函数。
如程序代码:
void（*add）（intx,inty）;/*说明一下要调用的动态函数add*/
add=dlsym（"xxx.so","add"）;/*打开xxx.so共享库,取add函数地址*/
add（89,369）;/*带两个参数89和369调用add函数*/
2.1.4dlclose:
关闭动态链接库
原型为:
intdlclose（void*handle）;
dlclose用于关闭指定句柄的动态链接库，只有当此动态链接库的使用计数为0时,才会真正被系统卸载。
2.2在程序中使用动态链接库函数
2.2.1程序范例
下面的程序装载了动态链接库my.so，并用getdate,gettime取得当前日期与时间后输出。
----------------------------------------------------------------------
1/************************************/
2/*文件名称:
dy.c*/
3/*功能描述:
动态链接库应用示范程序*/
4/*程序编写:
纵横软件制作中心雨亦奇*/
5/*编写时间:
2001-06-28*/
6/************************************/
7
8#include"stdio.h"/*包含标准输入输出文件*/
9
10#include"dlfcn.h"/*包含动态链接功能接口文件*/
11#defineSOFILE"./my.so"/*指定动态链接库名称*/
12
13#defineSHARED/*定义宏,确认共享,以便引用动态函数*/
14#include"datetime.h"/*包含用户接口文件*/
15
16main（）
17{
18DATETYPEd;
19TIMETYPEt;
20void*dp;
21char*error;
22
23puts（"动态链接库应用示范"）;
24
25dp=dlopen（SOFILE,RTLD_LAZY）;/*打开动态链接库*/
26
27if（dp==NULL）/*若打开失败则退出*/
28{
29fputs（dlerror（）,stderr）;
30exit
（1）;
31}
32
33getdate=dlsym（dp,"getdate"）;/*定位取日期函数*/
34
35error=dlerror（）;/*检测错误*/
36if（error）/*若出错则退出*/
37{
38fputs（error,stderr）;
39exit
（1）;
40}
41
42getdate（&d）;/*调用此共享函数*/
43printf（"当前日期:
%04d-%02d-%02d\n",d.year,d.mon,d.day）;
44
45gettime=dlsym（dp,"gettime"）;/*定位取时间函数*/
46
47error=dlerror（）;/*检测错误*/
48if（error）/*若出错则退出*/
49{
50fputs（error,stderr）;
51exit
（1）;
52}
53
54gettime（&t）;/*调用此共享函数*/
55printf（"当前时间:
%02d:
%02d:
%02d\n",t.hour,t.min,t.sec）;
56
57dlclose（dp）;/*关闭共享库*/
58
59exit（0）;/*成功返回*/
60
61}
----------------------------------------------------------------------
程序说明:
第8行:
包含标准输入输出头文件,因为程序中使用了printf,puts,fputs等标准输入输出函数,需要让编译器根据头文件中函数的原型,检查一下语法;
第10-11行:
包含动态链接库功能头文件,并定义动态链接库名称;
第13-14行:
定义宏SHARED以便引用14行的头文件datetime.h中的动态函数说明;
第25行:
用dlopen打开SOFILE共享库,返回句柄dp;
第27-31行:
检测dp是否为空,为空则显示错误后退出;
第33行:
用dlsym取得getdate函数动态地址;
第35-40行:
如果dlerror返回值不为空,则dlsym执行出错,程序显示错误后退出;
第42-43行:
执行getdate调用,输出当前日期;
第45行:
用dlsym取得gettime函数动态地址;
第47-52行:
如果dlerror返回值不为空,则dlsym执行出错,程序显示错误后退出;
第54-55行:
执行gettime调用,输出当前时间;
第57行:
用dlclose关闭dp所指示的动态链接库;
第59行:
程序退出,返回0值。
2.2.2编写维护文件
维护文件makefile内容如下:
----------------------------------------------------------------------
1#makefile:
纵横软件制作中心雨亦奇编写,2001-06-28.
2
3all:
dy
4
5DYSRC=dy.c
6
7DYTGT=$（DYSRC:
.c=.o）
8
9%.o:
%.c
10cc-c$?
11
12#动态库应用示范程序
13dy:
$（DYTGT）
14cc-rdynamic-s-o$@$（DYTGT）-ldl
15
----------------------------------------------------------------------
维护文件说明:
第3行:
定义所有需要维护的模块;
第5行:
定义源程序;
第7行:
定义目标文件;
第9-10行:
定义.o文件依赖于.c文件,维护代码为“cc-c变动的源文件名”;
第13-14行:
定义dy依赖于变量DYTGT指示的值,维护代码中采用-rdynamic选项以指定输出文件为动态链接的方式，选项-s指定删除目标文件中的符号表,最后的选项-ldl则指示装配程序ld需要装载dl函数库。
2.2.3运行make命令
运行make后将产生执行文件dy，运行后将产生如下类似信息：
动态链接库应用示范
当前日期:
2001-06-28
当前时间:
10:
06:
21
当删除my.so文件时,将出现以下信息:
动态链接库应用示范
my.so:
cannotopensharedobjectfile:
文件或目录不存在
3、小结
LINUX创建与使用动态链接库并不是一件难事。
编译函数源程序时选用-shared选项即可创建动态链接库，注意应以.so后缀命名，最好放到公用库目录（如/lib,/usr/lib等）下面，并要写好用户接口文件，以便其它用户共享。
使用动态链接库，源程序中要包含dlfcn.h头文件，写程序时注意dlopen等函数的正确调用，编译时要采用-rdynamic选项与-ldl选项，以产生可调用动态链接库的执行代码。
二，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@）编写,2002-03-06.*/
2
3#ifndef__DATETIME_H
4
5#define__DATETIME_H
6
7/*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）.
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