详细讲解 关于Linux静态库和动态库的分析

 

基本概念

库有动态与静态两种，动态通常用.so为后缀，静态用.a为后缀。

例如：libhello.so libhello.a 为了在同一系统中使用不同版本的库，可以在库文件名后加上版本号为后缀,例如： libhello.so.1.0,由于程序连接默认以.so为文件后缀名。所以为了使用这些库，通常使用建立符号连接的方式。

ln -s libhello.so.1.0 libhello.so.1

ln -s libhello.so.1 libhello.so

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1、使用库

当要使用静态的程序库时，连接器会找出程序所需的函数，然后将它们拷贝到执行文件，由于这种拷贝是完整的，所以一旦连接成功，静态程序库也就不再需要了。然 而，对动态库而言，就不是这样。动态库会在执行程序内留下一个标记指明当程序执行时，首先必须载入这个库。由于动态库节省空间，linux下进行连接的缺省操作是首先连接动态库，也就是说，如果同时存在静态和动态库，不特别指定的话，将与动态库相连接。 现在假设有一个叫hello的程序开发包，它提供一个静态库libhello.a 一个动态库libhello.so,一个头文件hello.h,头文件中提供sayhello()这个函数 /* hello.h */ void sayhello(); 另外还有一些说明文档。

这一个典型的程序开发包结构 与动态库连接 linux默认的就是与动态库连接，下面这段程序testlib.c使用hello库中的sayhello()函数

/*testlib.c*/

#include <>

#include <>

int main()

{

   sayhello();

   return 0;

}

使用如下命令进行编译 $gcc -c testlib.c -o testlib.o

用如下命令连接： $gcc testlib.o -lhello -o testlib

连接时要注意，假设libhello.o 和libhello.a都在缺省的库搜索路径下/usr/lib下，如果在其它位置要加上-L参数 与与静态库连接麻烦一些，主要是参数问题。还是上面的例子：

$gcc testlib.o -o testlib -WI,-Bstatic -lhello

注：这个特别的"-WI，-Bstatic"参数，实际上是传给了连接器ld。指示它与静态库连接，如果系统中只有静态库当然就不需要这个参数了。 如果要和多个库相连接，而每个库的连接方式不一样，比如上面的程序既要和libhello进行静态连接，又要和libbye进行动态连接，其命令应为：

$gcc testlib.o -o testlib -WI,-Bstatic -lhello -WI,-Bdynamic -lbye

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2、动态库的路径问题 为了让执行程序顺利找到动态库，有三种方法：

(1)把库拷贝到/usr/lib和/lib目录下。

(2)在LD_LIBRARY_PATH环境变量中加上库所在路径。

例如动态库libhello.so在/home/ting/lib目录下，以bash为例，使用命令：

$export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/ting/lib

(3) 修改/etc/ld.so.conf文件，把库所在的路径加到文件末尾，并执行ldconfig刷新。这样，加入的目录下的所有库文件都可见。

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3、查看库中的符号

有时候可能需要查看一个库中到底有哪些函数，nm命令可以打印出库中的涉及到的所有符号。库既可以是静态的也可以是动态的。nm列出的符号有很多，常见的有三种：

一种是在库中被调用，但并没有在库中定义(表明需要其他库支持)，用U表示；

一种是库中定义的函数，用T表示，这是最常见的；

另外一种是所谓的“弱 态”符号，它们虽然在库中被定义，但是可能被其他库中的同名符号覆盖，用W表示。

例如，假设开发者希望知道上文提到的hello库中是否定义了 printf():

$nm libhello.so |grep printf U

其中printf U表示符号printf被引用，但是并没有在函数内定义，由此可以推断，要正常使用hello库，必须有其它库支持，再使用ldd命令查看hello依赖于哪些库：

$ldd hello libc.so.6=>/lib/libc.so.6(0x400la000) /lib/ld-linux.so.2=>/lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)

从上面的结果可以继续查看printf最终在哪里被定义，有兴趣可以go on

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4、生成库

第一步要把源代码编绎成目标代码。

以下面的代码为例，生成上面用到的hello库：

 /* hello.c */

#include <> 

void sayhello()

{

  printf("hello,world ");

}

用gcc编绎该文件，在编绎时可以使用任何全法的编绎参数，例如-g加入调试代码等： gcc -c hello.c -o hello.o

(1)连接成静态库 连接成静态库使用ar命令，其实ar是archive的意思

 $ar cqs libhello.a hello.o

(2)连接成动态库 生成动态库用gcc来完成，由于可能存在多个版本，因此通常指定版本号：

$gcc -shared -Wl,-soname,libhello.so.1 -o libhello.so.1.0 hello.o

另外再建立两个符号连接：

$ln -s libhello.so.1.0 libhello.so.1

$ln -s libhello.so.1 libhello.so

这样一个libhello的动态连接库就生成了。最重要的是传gcc -shared 参数使其生成是动态库而不是普通执行程序。 -Wl 表示后面的参数也就是-soname,libhello.so.1直接传给连接器ld进行处理。实际上，每一个库都有一个soname，当连接器发现它正在查找的程序库中有这样一个名称，连接器便会将soname嵌入连结中的二进制文件内，而不是它正在运行的实际文件名，在程序执行期间，程序会查找拥有 soname名字的文件，而不是库的文件名，换句话说，soname是库的区分标志。 这样做的目的主要是允许系统中多个版本的库文件共存，习惯上在命名库文件的时候通常与soname相同 libxxxx.so.major.minor 其中，xxxx是库的名字，major是主版本号，minor 是次版本号

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总结

通过对LINUX库工作的分析，我们已经可以理解程序运行时如何去别的地方寻找“库”，在下一篇文章中我继续研究可执行程序的执行过程，这两天在写一个服务器上的脚本，快成功了。花在Linux上的时间明显少了点，等过两天把这个小程序开发完毕以后马上转回正行。

（责任编辑：凌云通）