LINUX动态链接库的创建与使用.docx

1、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 Dynamic Link Library)。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

2、的动态链接库，只不过与WINDOWS叫法不同，它叫so，即Shared Object，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LI

3、NUX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 _

4、DATETIME_H4 5 #define _DATETIME_H6 7 /* 日期结构 */8 typedef struct9 10 int year;11 int mon;12 int day;13 DATETYPE;14 15 /* 时间结构 */16 typedef struct17 18 char hour;19 char min;20 char sec;21 TIMETYPE;22 23 /* 函数原型说明 */24 25 #ifdef SHARED26 int (*getdate)(DATETYPE *d);27 #else28 int getdate(DATETYPE *d);

5、29 #endif30 31 #ifdef SHARED32 int (*gettime)(TIMETYPE *t);33 #else34 int gettime(TIMETYPE *t);35 #endif36 37 #endif38 - 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

6、-28. */2 3 #include time.h4 #include datetime.h5 6 int getdate(DATETYPE *d)7 8 long ti;9 struct tm *tm;10 11 time(&ti);12 tm=localtime(&ti);13 d-year=tm-tm_year+1900;14 d-mon=tm-tm_mon+1;15 d-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

7、：- 1 /* gettime.c : 纵横软件制作中心雨亦奇编写, 2001-06-28. */2 3 #include time.h4 #include datetime.h5 6 int gettime(TIMETYPE *t)7 8 long ti;9 struct tm *tm;1011 time(&ti);12 tm=localtime(&ti);13 t-hour=tm-tm_hour;14 t-min=tm-tm_min;15 t-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

8、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 3 all : my.so4 5 SRC = getdate.c gettime.c6 7 TGT = $(SRC:.c=.o)8 9 $(SRC) : datetime.h10 touch $11 12 %.o : %.c13 cc -c $?14 15 # 动态函数库(my.so)生成16 my.so : $(TGT)17 cc -shared -o $ $(TGT)18 - 编写维护

9、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

10、.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 -f makefile-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：cp my.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LIN

11、UX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。2.1.1 dlerror原型为: const char *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。2.1.2 dlopen原型为: void *dlopen (const char *filename, int flag);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

12、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/libflag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。2.1.3 dlsym : 取函数执行地址原型为: void *dlsym(void *handle, char *symbol);dlsym根据动态

13、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)(int x,int y); /* 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 */2.1.4 dlclose : 关闭动态链接库原型为: int dlclose (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

14、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 #define SOFILE ./my.so /* 指定动态链接库

15、名称 */12 13 #define SHARED /* 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 16 main()17 18 DATETYPE d;19 TIMETYPE t;20 void *dp;21 char *error;22 23 puts(动态链接库应用示范);24 25 dp=dlopen(SOFILE,RTLD_LAZY); /* 打开动态链接库 */26 27 if (dp=NULL) /* 若打开失败则退出 */28 29 fputs(dlerror(),stderr);30 exit(1);

16、31 32 33 getdate=dlsym(dp,getdate); /* 定位取日期函数 */34 35 error=dlerror(); /* 检测错误 */36 if (error) /* 若出错则退出 */37 38 fputs(error,stderr);39 exit(1);40 41 42 getdate(&d); /* 调用此共享函数 */43 printf(当前日期: %04d-%02d-%02dn,d.year,d.mon,d.day);44 45 gettime=dlsym(dp,gettime); /* 定位取时间函数 */46 47 error=dlerror();

17、 /* 检测错误 */48 if (error) /* 若出错则退出 */49 50 fputs(error,stderr);51 exit(1);52 53 54 gettime(&t); /* 调用此共享函数 */55 printf(当前时间: %02d:%02d:%02dn,t.hour,t.min,t.sec);56 57 dlclose(dp); /* 关闭共享库 */58 59 exit(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

18、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

19、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 3 all : dy4 5 DYSRC = dy.c6 7 DYTGT = $(DYSRC:.c=.o)8 9 %.o : %.c10 cc -c $?11 12 # 动态库应用示范程序13 dy : $(DYTGT)14 cc -rdynamic -s -o

20、$ $(DYTGT) -ldl15 -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

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: cannot open shared object file: 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L

22、INUX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ge

23、ttime.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

24、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 */ 8 typedef struct 9 10 int year; 11 int mon; 12 int day; 13 DATETYPE; 14 15 /* 时间结构 */ 16 typedef struct 17 18 char hour; 19 char min; 20 char sec; 21 TIMETYPE; 22 23 int getdate(DATETYPE *d); /* 取当前日期 */ 24 int gettime(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).