Linux动态链接库详解-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/zhang_chou_chou/article/details/84565199

在windows下，软件的安装目录里面经常会看到很多.dll文件，这个.dll文件就是动态库。

Linux中也有动态库，一般名字格式为lib+[name]+.so （shared object）。

Linux下的.so相当于windows下的.dll 。

下面是关于.os的介绍，（转载自YYDroid的博客）

一、引言

通常情况下，对函数库的链接是放在编译时期（compile time）完成的。所有相关的对象文件（object file）与牵涉到的函数库（library）被链接合成一个可执行文件（executable file）。程序在运行时，与函数库再无瓜葛，因为所有需要的函数已拷贝到自己门下。所以这些函数库被成为静态库（static libaray），通常文件名为“libxxx.a”的形式。

其实，我们也可以把对一些库函数的链接载入推迟到程序运行的时期（runtime）。这就是如雷贯耳的动态链接库（dynamic link library）技术。

二、动态链接库的特点与优势

首先让我们来看一下，把库函数推迟到程序运行时期载入的好处：

1. 可以实现进程之间的资源共享。

什么概念呢？就是说，某个程序的在运行中要调用某个动态链接库函数的时候，操作系统首先会查看所有正在运行的程序，看在内存里是否已有此库函数的拷贝了。如果有，则让其共享那一个拷贝；只有没有才链接载入。这样的模式虽然会带来一些“动态链接”额外的开销，却大大的节省了系统的内存资源。C的标准库就是动态链接库，也就是说系统中所有运行的程序共享着同一个C标准库的代码段。

2. 将一些程序升级变得简单。用户只需要升级动态链接库，而无需重新编译链接其他原有的代码就可以完成整个程序的升级。Windows 就是一个很好的例子。

3. 甚至可以真正坐到链接载入完全由程序员在程序代码中控制。

程序员在编写程序的时候，可以明确的指明什么时候或者什么情况下，链接载入哪个动态链接库函数。你可以有一个相当大的软件，但每次运行的时候，由于不同的操作需求，只有一小部分程序被载入内存。所有的函数本着“有需求才调入”的原则，于是大大节省了系统资源。比如现在的软件通常都能打开若干种不同类型的文件，这些读写操作通常都用动态链接库来实现。在一次运行当中，一般只有一种类型的文件将会被打开。所以直到程序知道文件的类型以后再载入相应的读写函数，而不是一开始就将所有的读写函数都载入，然后才发觉在整个程序中根本没有用到它们。

三、动态链接库的创建

由于动态链接库函数的共享特性，它们不会被拷贝到可执行文件中。在编译的时候，编译器只会做一些函数名之类的检查。在程序运行的时候，被调用的动态链接库函数被安置在内存的某个地方，所有调用它的程序将指向这个代码段。因此，这些代码必须实用相对地址，而不是绝对地址。在编译的时候，我们需要告诉编译器，这些对象文件是用来做动态链接库的，所以要用地址不无关代码（Position Independent Code （PIC））。

对gcc编译器，只需添加上 -fPIC 标签，如：

gcc -fPIC -c file1.c //-c 编译或汇编源文件，不做链接 -fPIC 生成位置无关代码

c -fPIC -c file2.c
gcc -shared file1.o file2.o -o libxxx.so //-shared 生成共享库文件（将file1.o 和file2.o生成共享库文件libxxx.so）

注意到最后一行，-shared 标签告诉编译器这是要建立动态链接库。这与静态链接库的建立很不一样，后者用的是 ar 命令。也注意到，动态链接库的名字形式为 “libxxx.so” 后缀名为 “.so”

四、动态链接库的使用

使用动态链接库，首先需要在编译期间让编译器检查一些语法与定义。

这与静态库的实用基本一样，用的是 -Lpath 和 -lxxx 标签。如：

gcc file1.o file2.o -Lpath -lxxx -o program.exe //g++ main.c -Lpath -lxxx -o program.exe

编译器会先在path文件夹下搜索libxxx.so文件，如果没有找到，继续搜索libxxx.a（静态库）。

在程序运行期间，也需要告诉系统去哪里找你的动态链接库文件。在UNIX下是通过定义名为 LD_LIBRARY_PATH 的环境变量来实现的。只需将path赋值给此变量即可。csh 命令为：

setenv LD_LIBRARY_PATH your/full/path/to/dll

一切安排妥当后，你可以用 ldd 命令检查是否连接正常。

ldd program.exe

动态链接库*.so的编译与使用

下面介绍一个创建使用动态库的例子：转载自贝壳里的沙的博客

最近在学习linux编程，确切的说应该是使用linux环境，我并不需要像了解windows api那样去了解linux相关api，然后去做linux开发，而是想用一写与平台无关的开元库开发服务器相关程序，从而实现一处开发处处运行的目的，所以使用linux仅仅是知道编译相关的基础功能。如下文章说明了如何将编写好的程序编译成一个类似于windows的dll动态链接库组建，linux叫做so文件（shared object），因为针对一个大工程，我不可能像真正的写makefile那样将工程所有文件编写到makefile里面，所以我们一般使用工程化管理的cmake工具做makefile生成、编译、安装等工作，在使用cmake之前，我们先了解一下最基础的so文件编译生成，然后在描述如何使用cmake生成一个so，具体如下：

一下两种方式的so动态链接库生成实例源码为mymath.h和mymath.cpp，我们将该库编译成libmymath.so,里面的源码如下：

mymath.h 文件内容：

#ifndef _MYMATH_H
#define _MYMATH_H

int Add(int a, int b);
int Sub(int a, int b);
int Mul(int a, int b);
int Div(int a, int b);

#endif

mymath.cpp文件内容：

#include "mymath.h"

int Add(int a, int b)
{
return (a+b);
}

int Sub(int a, int b)
{
return (a-b);
}

int Mul(int a, int b)
{
return (a*b);
}

// 不做异常处理
int Div(int a, int b)
{
return (a/b);
}

测试程序main.cpp内容：

#include "mymath.h"
#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
int a = 10, b = 5;
printf("%d + %d = %d\n", a, b, Add(a, b));
printf("%d - %d = %d\n", a, b, Sub(a, b));
printf("%d * %d = %d\n", a, b, Mul(a, b));
printf("%d / %d = %d\n", a, b, Div(a, b));
return 0;
}

1、手动使用g++(或gcc)生成so动态链接库

首先将mymath.cpp生成libmymath.so动态库，我们使用g++ 的-fpic -shared选项，-fpic使生成模块按照可重定位地址方式生成(生成与地址无关的库)，-shared选项指定源文件生成.so的动态库文件，使用指令如下：

g++ -fpic -shared -o libmymath.so mymath.cpp

libmymath.so 为生成的目标文件（必须以lib打头），随后为源文件列表

生成后，隐式方式使用方式如main.cpp，直接包含头文件即可，但编译main的时候方式如下

（1）编译

g++ -l. -o main.o -c main.cpp

编译的时候生成main.o对象文件必须指定链接库目录，由于libmymath.so就在本目录使用“-l"后直接跟当前目录”."即可，-o生成main.o目标文件,-c指定源文件列表main.cpp

（2）链接

生成main.o后，下一步就是生成main可执行文件，使用-L指定库搜索目录，使用-l指定链接库名称（去掉前缀lib和.so之后的名字）

g++ -o main -L. main.o -lmymath

（编译链接两个步骤可以合成一个：g++ -L. main.cpp -o main -lmymath）

执行之后生成可执行文件main，但是运行./main，报错：error while loading shared libraries: libmymath.so: cannot open shared object file: No such file or directory

引起运行错误的原因是：程序运行时并不知道动态库所在的路径，因此自然找不到

解决方法有如下三种：

方法一：将动态库拷贝到/lib或/usr/lib或/etc/ld.so.conf文件内所列的一系列目录，这些目录成为“共享目录”，然后执行ldconfig(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.)

方法二：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

方法三：

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`

pwd前后有两个反引号`，其目的是取得pwd命令的输出，即当前目录

以上方法任选其一，配置好动态库之后运行./main即可得到输出结果：

[root@localhost dynamic]# ./main
10 + 5 = 15
10 - 5 = 5
10 * 5 = 50
10 / 5 = 2

2、使用cmake脚本生成so动态链接库

（1）仅仅生成so文件

如果仅仅生成动态库文件，创建该库名的工程，并为该工程编写CMakeLists.txt，假定工程目录为math目录这在工程目录下创建CMakeLists.txt脚本文件，因为工程目录，所以脚本中必须指定cmake版本和项目信息，并设置该工程输出目标为动态库即可，如此脚本CMakeLists.txt编写如下：

# cmake最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 2.8)

# 项目信息
project(DynamicLibDemon)

# 搜索本目录搜索源码并赋值给变量
aux_source_directory(. DIR_LIB_SRCS)

# 添加库文件
add_library(mymath SHARED ${DIR_LIB_SRCS})

add_library指定输出类型为动态库SHARED，为了使得cmake编译中间文件不污染源码，特定在该工程目录下创建一个编译目录build，cd进入该目录，输入cmake ..后即可在编译目录build下生成so文件

（2）生成so动态库并生成可执行测试程序

按照这个条件，测试程序为工程目录且假如工程目录为test，里面含有测试测试程序main.cpp，我们可以将可以单独编译的动态库放到工程目录下面子目录math，然后单独编译math目录（有自己的cmake脚本），最后主CMakeLists.txt中动态链接该math目录生成的动态库，改动如下：

目录结构：

- test

-main.cpp

-build

-math

-mymath.h

-mymath.cpp

(1) main.cpp包含头文件改为：

#include "./math/mymath.h"

(2) 子目录math中脚本文件内容

# 搜索本目录搜索源码并赋值给变量
aux_source_directory(. DIR_LIB_SRCS)

# 添加库文件
add_library(mymath SHARED ${DIR_LIB_SRCS})

（3）工程目录脚本内容

# cmake最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 2.8)

# 项目信息
project(DynamicLibDemon)

# 搜索本目录搜索源码并赋值给变量
aux_source_directory(. DIR_LIB_SRCS)

# 添加库文件
add_executable(Demon ${DIR_LIB_SRCS})

# 链接动态库
target_link_libraries(Demon mymath)

最后，进入build目录，输入cmake .. 编译，然后输入make即可链接生成Demon可执行程序，为了能够使用动态库，必须将动态库拷贝到/lib或/usr/lib，然后ldconfig重新载入到缓存中即可执行Demon，输出结果：

[root@localhost buid]# ldconfig `pwd`
[root@localhost buid]# ./Demon
10 + 5 = 15
10 - 5 = 5
10 * 5 = 50
10 / 5 = 2
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作者：贝壳里的沙
来源：优快云
原文：https://blog.youkuaiyun.com/lixiang987654321/article/details/49981317