计算机系统篇之链接（6）：动态链接

计算机系统篇之链接（6）：动态链接

Author:stormQ

Wednesday, 15. April 2020 04:35PM

• 引入共享库的动机
• 静态链接与动态链接的区别
• 如何生成共享库
• 运行期加载和链接共享库

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引入共享库的动机

共享库，也被称为可共享目标文件，可以被动态链接器在加载期或运行期加载到任意的内存地址，并和一个内存中的程序链接起来。

引入共享库的目的是为了解决静态库的缺点。相比于静态库的三个缺点，共享库对应的优点为：1）可以在加载期或运行期进行链接过程。因此，共享库更新后不用像静态库那样，可执行目标文件必须显式地重新链接。2）节省磁盘空间。共享库的代码和数据被所有引用该共享库的可执行目标文件共享。3）节省内存空间。共享库的代码在内存中的一份拷贝被所有引用该共享库的进程共享。

静态链接与动态链接的区别

区别	使用的链接器	作用对象	发生的时期
静态链接	静态链接器（如：ld on Linux）	静态库	编译期
动态链接	动态链接器（如：ld-linux-x86-64.so.2 on Linux）	动态库	加载期或运行期

• 注：

  • Linux 中的静态链接器ld是可执行目标文件，Linux 中的动态链接器（如ld-linux-x86-64.so.2）是可共享目标文件。

  • Linux 中的静态链接器ld的输入文件可以是共享库，但只是拷贝了重定位信息和符号表并解析符号，但未重定位。也就是说，即便共享库可以作为Linux 中的静态链接器ld的输入文件，但实际上没有完全链接。

如何生成共享库

1）生成共享库（On Linux x86-64）

$ g++ -o libtest.so test.cpp -shared -fpic

• 注：

  • -shared属于链接器选项，指示链接器生成共享库。

  • -fpic属于编译器器选项，指示编译器生成位置无关代码。

  • -fno-pic选项指示编译器不生成位置无关代码，但在 Linux x86-64 中使用该选项生成上述共享库时链接器会报错：/usr/bin/x86_64-linux-gnu-ld: /tmp/ccdwqRF4.o: relocation R_X86_64_PC32 against symbol g_val_1 can not be used when making a shared object; recompile with -fPIC /usr/bin/x86_64-linux-gnu-ld: final link failed: Bad value collect2: error: ld returned 1 exit status。

查看 test.cpp 和 main.cpp 的源码：

$ cat test.cpp 
int g_val_1 = 1;
int g_val_2 = 2;

void func()
{
  g_val_1 *= 2;
  g_val_2 *= 2;
}
$ cat main.cpp
extern int g_val_1;
extern int g_val_2;

void func();

int main()
{
  func();
  return 0;
}

使用共享库：

$ g++ -o main main.cpp ./libtest.so

虽然生成的可执行目标文件引用了共享库中的函数或全局变量，但是共享库中的代码和数据不会拷贝到可执行目标文件中。实际上，只是将共享库中