LIBRARY

FGJ: Create:2023/12/08 Update: [2024-11-23]

Linux共享库，静态库，动态链接库 #

介绍 #
程序函数库可分为3种类型：静态函数库（static libraries）、共享函数库（shared libraries）、动态加载函数库（dynamically loaded libraries):
1. 静态函数库，是在程序执行前就加入到目标程序中去了；
2. 动态函数库同共享函数库是一个东西（在linux上叫共享对象库，文件后缀是.so ，windows上叫动态加载函数库，文件后缀是.dll）
- linux中明明系统的共享库的规则

代码实现 #

libhello.c

/* libhello.c - demonstrate library use. */
#include <stdio.h>

void hello(void) {
    printf("Hello, library world.\n");
}

libhello.h

/* libhello.h - demonstrate library use. */

void hello(void);

demo_use.c

/* demo_use.c -- demonstrate direct use of the "hello" routine */
#include "libhello.h"

int main(void) {
    hello();
    return 0;
}

# Static library demo

# Create static library's object file, libhello-static.o.
# I'm using the name libhello-static to clearly
# differentiate the static library from the
# dynamic library examples, but you don't need to use
# "-static" in the names of your
# object files or static libraries.

# -Wall: 这个选项会开启编译器的所有警告信息。它告诉编译器在编译过程中显示尽可能多的警告，帮助开发者发现潜在的问题。
# -g: 这个选项生成用于调试的额外信息，包括源代码中的行号、变量名称等。这些信息会被包含在目标文件中，便于调试程序。
# -c: 这个选项告诉编译器只进行编译，而不进行链接。它会将源文件编译成目标文件，但不会生成可执行文件。
gcc -Wall -g -c -o libhello-static.o libhello.c

# Create static library.
ar rcs libhello-static.a libhello-static.o

# At this point we could just copy libhello-static.a
# somewhere else to use it.
# For demo purposes, we'll just keep the library
# in the current directory.

# Compile demo_use program file.

gcc -Wall -g -c demo_use.c -o demo_use.o

# Create demo_use program; -L. causes "." to be searched during
# creation of the program.  Note that this command causes
# the relevant object file in libhello-static.a to be
# incorporated into file demo_use_static.

# -L.: 这个选项告诉链接器在当前目录 (.) 中查找库文件。
# -lhello-static: 这个选项告诉链接器要链接名为 libhello-static.a 或 libhello-static.so 的库文件。
gcc -g -o demo_use_static demo_use.o -L. -lhello-static

# Execute the program.

./demo_use_static

static 中删除中间对象，比如rm -f libhello-static.a libhello-static.o 后，编译出来的 demo_use_static也可以正常执行。

ar 归档工具的作用就是将多个.o文件压缩到一个.a文件中(包括一些额外的元信息)。方便使用 -l 对.a、.o文件进行链接。
⫸ 如果只有单个.o文件的话，直接链接，不使用任何参数：gcc -g -o main demo_use.o libhello-static.o

# Shared library demo

# Create shared library's object file, libhello.o.

# -fPIC: 这个选项告诉编译器生成位置独立的代码[位置无关]（Position Independent Code）。生成的代码可在内存中的任何位置运行，通常用于动态链接库（如共享库）的生成。
gcc -fPIC -Wall -g -c libhello.c

# Create shared library.
# Use -lc to link it against C library, since libhello
# depends on the C library.

# -g: 这个选项生成用于调试的额外信息，包括源代码中的行号、变量名称等。这些信息会被包含在目标文件中，便于调试程序。
# -shared: 这个选项告诉编译器生成一个共享库。
# -Wl,-soname,libhello.so.0: -Wl 是传递选项给链接器的方式。-soname 选项设置共享库的 soname（符号名）。这里指定了 libhello.so.0 作为 soname。
# -o libhello.so.0.0: 这个选项指定生成的共享库文件名为 libhello.so.0.0。
# libhello.o: 这是要链接的目标文件的名称（libhello.o）。
# -lc: 这个选项告诉链接器（ld）在链接时需要链接 C 标准库（libc.so）。
# 综合起来，这条命令告诉编译器 gcc 使用 -g 选项生成共享库，并指定共享库的 soname 为 libhello.so.0，然后将 libhello.o 目标文件链接到一个名为 libhello.so.0.0 的共享库中，并将 C 标准库链接到生成的共享库中。
gcc -g -shared -Wl,-soname,libhello.so.0  -o libhello.so.0.0 libhello.o -lc

# At this point we could just copy libhello.so.0.0 into
# some directory, say /usr/local/lib.

# Now we need to call ldconfig to fix up the symbolic links.

# Set up the soname.  We could just execute:
# ln -sf libhello.so.0.0 libhello.so.0
# but let's let ldconfig figure it out.

# /sbin/ldconfig 命令用于配置动态链接器运行时的链接库。在这个命令中，-n 选项告诉 ldconfig 不要实际更改系统配置，而是显示将要执行的操作。
# . 表示当前目录。ldconfig 命令在运行时会扫描指定的目录，查找可执行文件需要的共享库，并更新系统的共享库缓存，使得系统能够正确地找到和链接这些共享库。
# 但是在这个命令中，由于使用了 -n 选项，它只是展示了在当前目录运行 ldconfig 实际会执行的操作，而不会实际执行更新系统共享库缓存的操作。

# 以上解释应该是有问题的。实际情况是 生成了一个 libhello.so.0的软连接
/sbin/ldconfig -n .

# Set up the linker name.
# In a more sophisticated setting, we'd need to make
# sure that if there was an existing linker name,
# and if so, check if it should stay or not.

ln -sf libhello.so.0 libhello.so

# Compile demo_use program file.

gcc -Wall -g -c demo_use.c -o demo_use.o

# Create program demo_use.
# The -L. causes "." to be searched during creation
# of the program; note that this does NOT mean that "."
# will be searched when the program is executed.

gcc -g -o demo_use demo_use.o -L. -lhello

# Execute the program.  Note that we need to tell the program
# where the shared library is, using LD_LIBRARY_PATH.

LD_LIBRARY_PATH="." ./demo_use

demo_dynamic.c

/* demo_dynamic.c -- demonstrate dynamic loading and use of the "hello" routine */

/* Need dlfcn.h for the routines to dynamically load libraries */
#include <dlfcn.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

/* Note that we don't have to include "libhello.h". However, we do need to specify something related;
we need to specify a type that will hold the value we're going to get from dlsym(). */

/* The type "simple_demo_function" describes a function that takes no arguments, and returns no value: */
typedef void (*simple_demo_function)(void);

int main(void) {
    const char *error;
    void *module;
    simple_demo_function demo_function;

    /* Load dynamically loaded library */
    module = dlopen("libhello.so", RTLD_LAZY);
    if (!module) {
        fprintf(stderr, "Couldn't open libhello.so: %s\n", dlerror());
        exit(1);
    }

    /* Get symbol */
    dlerror();
    demo_function = dlsym(module, "hello");
    if ((error = dlerror())) {
        fprintf(stderr, "Couldn't find hello: %s\n", error);
        exit(1);
    }

    /* Now call the function in the DL library */
    (*demo_function)();

    /* All done, close things cleanly */
    dlclose(module);
    return 0;
}

#!/bin/sh
# Dynamically loaded library demo

# Presume that libhello.so and friends have been created (see dynamic example).

# Compile demo_dynamic program file into an object file.

gcc -Wall -g -c demo_dynamic.c

# Create program demo_use.
# Note that we don't have to tell it where to search for DL libraries,
# since the only special library this program uses won't be loaded until after the program starts up.
# However, we DO need the option -ldl to include the library that loads the DL libraries.

gcc -g -o demo_dynamic demo_dynamic.o -ldl

# Execute the program.  Note that we need to tell the
# program where get the dynamically loaded library,
# using LD_LIBRARY_PATH.

LD_LIBRARY_PATH="." ./demo_dynamic

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