通常情况下,对函数库的链接是放在编译时期(compile)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,与函数库再无关系,因为所有需要的函数已拷贝到自己门下。所以这些函数库被称为静态库(static libaray),通常文件名为“libxxx.a”的形式。
同时,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。
优点:
即,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。
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。
程序员在编写程序的时候,可以明确指明,在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,只需要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。所以可以在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,却发现在整个程序中根本没有用到它们。
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,这些代码必须使用相对地址,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
gcc -fPIC -c file2.c
gcc -shared libxxx.so file1.o file2.o
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”
使用动态链接库,首先需要在编译期间(compile)让编译器检查一些语法与定义。
这与静态库的使用基本一样,用的是 -Lpath 和 -lxxx 标签。如:
gcc file1.o file2.o -Lpath -lxxx -o program
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
下面通过一个例子来介绍如何生成一个动态库。这里有一个头文件:so_test.h,三个.c文件:test_a.c、test_b.c、test_c.c,我们将这几个文件编译成一个动态库:libtest.so。
so_test.h:
#include
#include
void test_a();
void test_b();
void test_c();
test_a.c:
#include "so_test.h"
void test_a()
{
printf("this is in test_a.../n");
}
test_b.c:
#include "so_test.h"
void test_b()
{
printf("this is in test_b.../n");
}
test_c.c:
#include "so_test.h"
void test_c()
{
printf("this is in test_c.../n");
}
将这几个文件编译成一个动态库:libtest.so
$ gcc test_a.c test_b.c test_c.c -fPIC -shared -o libtest.so
在1、中,我们已经成功生成了一个自己的动态链接库libtest.so,下面我们通过一个程序来调用这个库里的函数。程序的源文件为:test.c。
test.c:
#include "so_test.h"
int main()
{
test_a();
test_b();
test_c();
return 0;
}
将test.c与动态库libtest.so链接生成执行文件test:
$ gcc test.c -L -ltest -o test
测试是否动态连接,如果列出libtest.so,那么应该是连接正常了
$ ldd test
执行test,可以看到它是如何调用动态库中的函数的。
最主要的是GCC命令行的一个选项:
调用动态库的时候有几个问题会经常碰到,有时,明明已经将库的头文件所在目录 通过 “-Ixxx” include进来了,库所在文件通过“-L”参数引导,并指定了“-lxxx”的库名,但通过ldd命令察看时,就是死活找不到你指定链接的so文件,这时你要作的就是通过修改LD_LIBRARY_PATH或者/etc/ld.so.conf文件来指定动态库的目录。通常这样做就可以解决库无法链接的问题了。
LD_LIBRARY_PATH可以在/etc/profile或~/.profile或./bash_profile里设置,或者.bashrc里,改完后运行
source /etc/profile或./etc/profile
更好的办法是将库路径添入/etc/ld.so.conf, 然后以root身份执行
/sbin/ldconfig