LINUX动态链接库高级应用

1、在LINUX下动态链接库的创建与应用 一文中,我介绍了LINUX动态链接库的基本知识.其要点是:用户根据实际情况需要,利用dlopen,dlsym,dlclose等动态链接库操作函 数,装入指定的动态链接库中指定的函数,然后加以执行.程序中使用很少的动态函数时,这样的做法尚可.如果程序需要调用大量的动态函数,那么采用这样的编 程手段将是非常繁复的,所以我们必须使用一种更为聪明的办法,以减少代码量,提高工作效率.这就是现在我要举例介绍的LINUX动态链接库高级应用. 注:本文举的例子类似上篇文章,只是文件的内容已做相应修改,裁减了不少.示例程序ady.c和两个动态函数的源程序getda

2、te.c与gettime.c仅修改了头文件的名字,其内容不再列出.本文使用头文件为adatetime.h.  要想高效地应用LINUX动态链接库(尤其是用户自己编写的),需要做以下工作:  一、编写合格的动态链接库头文件  C语言的头文件,可供一个或多个程序引用,里面一般定义程序所需的常量,自定义类型及函数原型说明等.其中的函数原型说明,则供编译器检查语法,用于排除引用参数时类型不一致的错误.只有编写合格的动态链接库头文件,程序员才能正确使用动态链接库内的函数. 动态链接库头文件要采用C语言标准格式,其中的动态函数原型定义,

3、不必象上文介绍的那样用(*动态函数名)的描述形式.请看下面的例子:(每行开始的数字为所在行行号,为笔者添加,供注解使用) 1 /* adatetime.h : 纵横软件制作中心雨亦奇(zhsoft)编写, 2002-03-06. */23 #ifndef _DATETIME_H45 #define _DATETIME_H67 /* 日期结构 */8 typedef struct9 10 int year;11 int mon;12 int day;13 DATETYPE;1415 /* 时间结构 */16 typedef struct17 18 char hour;19 char m

4、in;20 char sec;21 TIMETYPE;2223 int getdate(DATETYPE *d); /* 取当前日期 */24 int gettime(TIMETYPE *t); /* 取当前时间 */2526 #endif27 注:与上文的datetime.h文件比较,从该头文件第23,24行可以看到,动态函数getdate,gettime的原型定义改变了,不再使用(*getdate),(*gettime)的格式了(这种格式使用较为罗嗦).  二、正确编译与命名动态链接库  为了让GCC编译器生成动态链接库,编译时须加选项-s

5、hared.(这点须牢记) LINUX系统中,为了让动态链接库能被系统中其它程序共享,其名字应符合“lib*.so*”这种格式.如果某个动态链接库不符合此格式,则LINUX的动态链接库自动装入程序(ld.so)将搜索不到此链接库,其它程序也无法共享之. 格 式中,第一个*通常表示为简写的库名,第二个*通常表示为该库的版本号.如:在我的系统中,基本C动态链接库的名字为libc.so.6,线程 pthread动态链接库的名字为libpthread.so.0等等.本文例子所生成的动态链接库的名字为libmy.so,虽没有版本号,但也符合所 要求的格式. 生成该动态链接库

6、的维护文件makefile-lib内容如下: 1 # makefile : 纵横软件制作中心雨亦奇编写, 2002-03-07.23 all : libmy.so45 SRC = getdate.c gettime.c67 TGT = $(SRC:.c=.o)89 $(SRC) : adatetime.h10 touch $1112 %.o : %.c13 cc -c $?1415 # 动态链接库(libmy.so)生成16 libmy.so : $(TGT)17 cc -s -shared -o $ $(TGT)18 运行命令: $ make -f makefi

7、le-lib$ 即生成libmy.so库. 注: 维护文件中,第17行用-shared选项以生成动态链接库,用-s选项以去掉目标文件中的符号表,从而减小文件长度.  三、共享动态链接库  3.1 动态链接库配置文件 为 了让动态链接库为系统所使用,需要维护动态链接库的配置文件-/etc/ld.so.conf.此文件内,存放着可被LINUX共享的动态链接库所在 目录的名字(系统目录/lib,/usr/lib除外),各个目录名间以空白字符(空格,换行等)或冒号或逗号分隔.一般的LINUX发行版中,此文件均 含一个共享目录/usr

8、/X11R6/lib,为X window窗口系统的动态链接库所在的目录. 下面看看我的系统中此文件的内容如何: /usr/X11R6/lib/usr/zzz/lib# 由上可以看出,该动态库配置文件中,增加了一个/usr/zzz/lib目录.这是我自己新建的共享库目录,下面存放我新开发的可供系统共享的动态链接库. 3.2 动态链接库管理命令 为了让动态链接库为系统所共享,还需运行动态链接库的管理命令-ldconfig.此执行程序存放在/sbin目录下. ldconfig 命令的用途,主要是在默认搜寻目录(/lib和/usr/lib)以

9、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. ldconfig命令行用法如下: ldconfig -v|-verbose -n -N -X -f CONF -C CACHE -r ROOT -l -p|-print-cache -c FORM

10、AT -format=FORMAT -V -?|-help|-usage path. ldconfig可用的选项说明如下: (1) -v或-verbose : 用此选项时,ldconfig将显示正在扫描的目录及搜索到的动态链接库,还有它所创建的连接的名字. (2) -n : 用此选项时,ldconfig仅扫描命令行指定的目录,不扫描默认目录(/lib,/usr/lib),也不扫描配置文件/etc/ld.so.conf所列的目录. (3) -N : 此选项指示ldconfig不重建缓存文件(/etc/ld.so.cache).若未用-X选项,ldconfi

11、g照常更新文件的连接. (4) -X : 此选项指示ldconfig不更新文件的连接.若未用-N选项,则缓存文件正常更新. (5) -f CONF : 此选项指定动态链接库的配置文件为CONF,系统默认为/etc/ld.so.conf. (6) -C CACHE : 此选项指定生成的缓存文件为CACHE,系统默认的是/etc/ld.so.cache,此文件存放已排好序的可共享的动态链接库的列表. (7) -r ROOT : 此选项改变应用程序的根目录为ROOT(是调用chroot函数实现的).选择此项时,系统默认的配置文件/etc/ld.so.conf,

12、实际对应的为 ROOT/etc/ld.so.conf.如用-r /usr/zzz时,打开配置文件/etc/ld.so.conf时,实际打开的是/usr/zzz/etc/ld.so.conf文件.用此选项,可以 大大增加动态链接库管理的灵活性. (8) -l : 通常情况下,ldconfig搜索动态链接库时将自动建立动态链接库的连接.选择此项时,将进入专家模式,需要手工设置连接.一般用户不用此项. (9) -p或-print-cache : 此选项指示ldconfig打印出当前缓存文件所保存的所有共享库的名字. (10) -c FORMAT 或 -format=FO

13、RMAT : 此选项用于指定缓存文件所使用的格式,共有三种:old(老格式),new(新格式)和compat(兼容格式,此为默认格式). (11) -V : 此选项打印出ldconfig的版本信息,而后退出. (12) -? 或 -help 或 -usage : 这三个选项作用相同,都是让ldconfig打印出其帮助信息,而后退出. 举三个例子: 例1: # ldconfig -p793 libs found in cache /etc/ld.so.cache'libzvt.so (libc6) => /usr/lib/libzv

14、t.solibz.so.1 (.# 注: 有时候用户想知道系统中有哪些动态链接库,或者想知道系统中有没有某个动态链接库,这时,可用-p选项让ldconfig输出缓存文件中的动态链接库列 表,从而查询得到.例子中,ldconfig命令的输出结果第1行表明在缓存文件/etc/ld.so.cache中找到793个共享库,第2行开始便是 一系列共享库的名字及其全名(绝对路径).因为实际输出结果太多,为节省篇幅,以.表示省略的部分.  例2: # ldconfig -v/lib:libnss_wins.so -> libnss_wins.so./usr/li

15、b:./usr/X11R6/lib:.# 注: ldconfig命令在运行正常的情况下,默认不输出什么东西.本例中用了-v选项,以使ldconfig在运行时输出正在扫描的目录及搜索到的共享库, 用户可以清楚地看到运行的结果.执行结束后,ldconfig将刷新缓存文件/etc/ld.so.cache. 例3: # ldconfig /usr/zhsoft/lib# 注: 当用户在某个目录下面创建或拷贝了一个动态链接库,若想使其被系统共享,可以执行一下"ldconfig 目录名"这个命令.此命令的功能在于让ldconfig将指定目录下的动

16、态链接库被系统共享起来,意即:在缓存文件/etc/ld.so.cache中追 加进指定目录下的共享库.本例让系统共享了/usr/zhsoft/lib目录下的动态链接库.需要说明的是,如果此目录不在/lib,/usr/lib 及/etc/ld.so.conf文件所列的目录里面,则再度运行ldconfig时,此目录下的动态链接库可能不被系统共享了.3.3 动态链接库如何共享 了解了以上知识,我们可以采用以下三种方法来共享动态链接库:(注:均须在超级用户状态下操作,以我的动态链接库libmy.so共享过程为例) (1) 拷贝动态链接库到系统共享目录下,或在系统共享目录下为该动态链

17、接库建立个连接(硬连接或符号连接均可,常用符号连接).这里说的系统共享目录,指 的是LINUX动态链接库存放的目录,它包含/lib,/usr/lib以及/etc/ld.so.conf文件内所列的一系列目录. # cp libmy.so /lib# ldconfig# 或: # ln -s pwd/libmy.so /lib# ldconfig# (2)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. # ldconfig# (3)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

18、,便于动态装入. # ldconfig pwd# 需 要说明的是,这种操作方法虽然有效,但效果是暂时的,供程序测试还可以,一旦再度运行ldconfig,则缓存文件内容可能改变,所需的动态链接库可能 不被系统共享了.与之相比较,前两种方法是可靠的方法,值得业已定型的动态链接库共享时采用.前两种方法还有一个特点,即最后一条命令都是 ldconfig,也即均需要更新一下缓存文件,以确保动态链接库的共享生效.  四、含有动态函数的程序的编译  4.1 防止编译因未指定动态链接库而出错 当一个程序使用动态函数时,编译该程序时就必须指定

19、含所用动态函数的动态链接库,否则编译将会出错退出.如本文示例程序ady.c的编译(未明确引用动态链接库libmy.so): # cc -o ady ady.c/tmp/ccL4FsJp.o: In function main':/tmp/ccL4FsJp.o(.text+0x43): undefined reference to gettime'collect2: ld returned 1 exit status# 注: 因为ady.c所含的动态函数getdate,gettime不在系统函数库中,所以连接时出错. 4.2 编译时引用动态链接库的几

20、种方式 (1)当所用的动态链接库在系统目录(/lib,/usr/lib)下时,可用编译选项-l来引用.即: # cc -lmy -o ady ady.c# 注:编译时用-l选项引用动态链接库时,库名须使用其缩写形式.本例的my,表示引用libmy.so库.若引用光标库libncurses.so,须用-lncurses.注意,-l选项与参数之间不能有空格,否则会出错. (2)当所用的动态链接库在系统目录(/lib,/usr/lib)以外的目录时,须用编译选项-L来指定动态链接库所在的目录(供编译器查找用),同时用-l选项指定缩写的动态链接库名.即:

21、0;# cc -L/usr/zzz/lib -lmy -o ady ady.c# (3)直接引用所需的动态链接库.即: # cc -o ady ady.c libmy.so# 或 # cc -o ady ady.c /lib/libmy.so# 等等.其中,动态链接库的库名可以采用相对路径形式(文件名不以/开头),也可采用绝对路径形式(文件名以/开头).  五、动态链接程序的运行与检查  5.1 运行 编译连接好含动态函数的程序后,就可以运行它了.动态链接程序因为共享了系统中的动态链接库,所以其

22、空间占用很小.但这并不意味功能的减少,它的执行与静态连接的程序执行,效果完全相同.在命令提示符下键入程序名及相关参数后回车即可,如下例: $ ady动态链接库高级应用示范当前日期: 2002-03-11当前时间: 19:39:06$ 5.2 检查 检查什么?检查动态链接程序究竟需要哪些共享库,系统中是否已有这些库,没有的话,用户好想办法把这些库装上. 怎么检查呢?这里,告诉你一个实用程序-ldd,这个程序就是专门用来检查动态链接程序依赖哪些共享库的. ldd命令行用法如下: ldd -version -v|-verbose -d|-d

23、ata-relocs -r|-function-relocs -help FILE. 各选项说明如下: (1) -version : 此选项用于打印出ldd的版本号. (2) -v 或 -verbose : 此选项指示ldd输出关于所依赖的动态链接库的尽可能详细的信息. (3) -d 或 -data-relocs : 此选项执行重定位,并且显示不存在的函数. (4) -r 或 -function-relocs : 此选项执行数据对象与函数的重定位,同时报告不存在的对象. (5) -help : 此选项用于打印出ldd的帮助信息. 注: 上述选项中,常用-v(或-verbose)选项. ldd的命令行参数为FILE.,即一个或多个文件名(动态链接程序或动态链接库). 例1: $ ldd adylibmy.so => ./libmy.so (0x40026000)libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x40028000)/lib/ld-linu