關於Linux靜態庫和動態庫的分析

基本概念

庫有動態與靜態兩種，動態通常用.so為尾碼，靜態用.a為尾碼。

例如：libhello.so libhello.a 為了在同一系統中使用不同版本的庫，可以在庫檔案名稱後加上版本號碼為尾碼,例如： libhello.so.1.0,由於程式串連預設以.so為檔案尾碼名。所以為了使用這些庫，通常使用建立符號串連的方式。

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

ln -s libhello.so.1 libhello.so

1、使用庫

當要使用靜態程式庫時，連接器會找出程式所需的函數，然後將它們拷貝到執行檔案，由於這種拷貝是完整的，所以一旦串連成功，靜態程式庫也就不再需要了。然而，對動態庫而言，就不是這樣。動態庫會在執行程式內留下一個標記指明當程式執行時，首先必須載入這個庫。由於動態庫節省空間的，linux下進行串連的預設操作是首先串連動態庫，也就是說，如果同時存在靜態和動態庫，不特別指定的話，將與動態庫相串連。現在假設有一個叫hello的程式開發包，它提供一個靜態庫libhello.a 一個動態庫libhello.so,一個標頭檔hello.h,標頭檔中提供sayhello()這個函數 /* hello.h */ void sayhello(); 另外還有一些說明文檔。

這一個典型的程式開發包結構 與動態庫串連 linux預設的就是與動態庫串連，下面這段程式testlib.c使用hello庫中的sayhello()函數

/*testlib.c*/

#include <>

#include <>

int main()

{

sayhello();

return 0;

}

使用如下命令進行編譯 $gcc -c testlib.c -o testlib.o

用如下命令串連： $gcc testlib.o -lhello -o testlib

串連時要注意，假設libhello.o 和libhello.a都在預設的庫搜尋路徑下/usr/lib下，如果在其它位置要加上-L參數 與與靜態庫串連麻煩一些，主要是參數問題。還是上面的例子：

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

註：這個特別的"-WI，-Bstatic"參數，實際上是傳給了連接器ld。指示它與靜態庫串連，如果系統中只有靜態庫當然就不需要這個參數了。 如果要和多個庫相串連，而每個庫的串連方式不一樣，比如上面的程式既要和libhello進行靜態串連，又要和libbye進行動態串連，其命令應為：

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

2、動態庫的路徑問題 為了讓執行程式順利找到動態庫，有三種方法：

(1)把庫拷貝到/usr/lib和/lib目錄下。

(2)在LD_LIBRARY_PATH環境變數中加上庫所在路徑。

例如動態庫libhello.so在/home/ting/lib目錄下，以bash為例，使用命令：

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

(3) 修改/etc/ld.so.conf檔案，把庫所在的路徑加到檔案末尾，並執行ldconfig重新整理。這樣，加入的目錄下的所有庫檔案都可見。

3、查看庫中的符號

有時候可能需要查看一個庫中到底有哪些函數，nm命令可以列印出庫中的涉及到的所有符號。庫既可以是靜態也可以是動態。nm列出的符號有很多，常見的有三種：

一種是在庫中被調用，但並沒有在庫中定義(表明需要其他庫支援)，用U表示；

一種是庫中定義的函數，用T表示，這是最常見的；

另外一種是所謂的“弱 態”符號，它們雖然在庫中被定義，但是可能被其他庫中的同名符號覆蓋，用W表示。

例如，假設開發人員希望知道上文提到的hello庫中是否定義了 printf():

$nm libhello.so |grep printf U

其中printf U表示符號printf被引用，但是並沒有在函數內定義，由此可以推斷，要正常使用hello庫，必須有其它庫支援，再使用ldd命令查看hello依賴於哪些庫：

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

從上面的結果可以繼續查看printf最終在哪裡被定義，有興趣可以go on

4、產生庫

第一步要把原始碼編繹成目標代碼。

以下面的代碼為例，產生上面用到的hello庫：

/* hello.c */

#include <>

void sayhello()

{

printf("hello,world ");

}

用gcc編繹該檔案，在編繹時可以使用任何全法的編繹參數，例如-g加入調試代碼等： gcc -c hello.c -o hello.o

(1)串連成靜態庫 串連成靜態庫使用ar命令，其實ar是archive的意思

$ar cqs libhello.a hello.o

(2)串連成動態庫 產生動態庫用gcc來完成，由於可能存在多個版本，因此通常指定版本號碼：

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

另外再建立兩個符號串連：

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

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

這樣一個libhello的動態串連庫就產生了。最重要的是傳gcc -shared 參數使其產生是動態庫而不是普通執行程式。 -Wl 表示後面的參數也就是-soname,libhello.so.1直接傳給連接器ld進行處理。實際上，每一個庫都有一個soname，當連接器發現它正在尋找的程式庫中有這樣一個名稱，連接器便會將soname嵌入連結中的二進位檔案內，而不是它正在啟動並執行實際檔案名稱，在程式執行期間，程式會尋找擁有 soname名字的檔案，而不是庫的檔案名稱，換句話說，soname是庫的區分標誌。這樣做的目的主要是允許系統中多個版本的庫檔案共存，習慣上在命名庫檔案的時候通常與soname相同 libxxxx.so.major.minor 其中，xxxx是庫的名字，major是主要版本號，minor 是次版本號碼