关于Unix静态库和动态库的分析

库有动态与静态两种，动态一般用.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一样版本的库，能够在库文件名后加上版本号为后缀,例如： libhello.so.1.0,因为程序链接默认以.so为文件后缀名。因此为了使用这些库，一般使用创建符号链接的方式。

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

一、使用库

当要使用静态的程序库时，链接器会找出程序所需的函数，而后将它们拷贝到执行文件，因为这种拷贝是完整的，因此一旦链接成功，静态程序库也就再也不须要了。 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。因为动态库节省空间，linux下进行链接的 缺省操做是首先链接动态库，也就是说，若是同时存在静态和动态库，不特别指定的话，将与动态库相链接。

如今假设有一个叫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 与动态库链接 linux默认的就是与动态库链接，下面这段程序testlib.c使用hello库中的sayhello()函数

/*testlib.c*/
#include "hello.h"
int main()
{
    sayhello();
    return 0;
}

使用以下命令进行编译

$gcc -c testlib.c -o testlib.o

用以下命令链接：

$gcc testlib.o -lhello -o testlib

链接时要注意，假设libhello.so 和libhello.a都在缺省的库搜索路径下/usr/lib下，若是在其它位置要加上-L参数。与静态库链接麻烦一些，主要是参数问题。仍是上面的例 子：

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

注：这个特别的”-WI,-Bstatic”参数，其实是传给了链接器ld. 指示它与静态库链接，若是系统中只有静态库固然就不须要这个参数了。若是要和多个库相链接，而每一个库的链接方式不同，好比上面的程序既要和 libhello进行静态链接，又要和libbye进行动态链接，其命令应为：

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

二、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，加入的目录下的全部库文件均可见。

三、查看库中的符号

有时候可能须要查看一个库中到底有哪些函数，nm工具能够打印出库中的涉及到的全部符号。库既能够是静态的也能够是动态的。nm列出的符号有不少， 常见的有三种，一种是在库中被调用，但并无在库中定义(代表须要其余库支持)，用U表示；一种是库中定义的函数，用T表示，这是最多见的；另一种是所 谓的“弱态”符号，它们虽然在库中被定义，可是可能被其余库中的同名符号覆盖，用W表示。例如，假设开发者但愿知道上文提到的hello库中是否引用了 printf():

$nm libhello.so | grep printf U

其中printf U表示符号printf被引用，可是并无在函数内定义，由此能够推断，要正常使用hello库，必须有其它库支持，再使用ldd工具查看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)

从上面的结果能够继续查看printf最终在哪里被定义，有兴趣能够go on

四、生成库

第一步要把源代码编绎成目标代码。如下面的代码为例，生成上面用到的hello库：

/* hello.c */
#include "hello.h"
void sayhello()
{
    printf("hello,world ");
}

用gcc编绎该文件，在编绎时可使用任何合法的编绎参数，例如-g加入调试代码等：

$gcc -c hello.c -o hello.o

1.链接成静态库 链接成静态库使用ar工具，其实ar是archive的意思

$ar cqs libhello.a hello.o

2.链接成动态库 生成动态库用gcc来完成，因为可能存在多个版本，所以一般指定版本号：

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

另外再创建两个符号链接：

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

这样一个libhello的动态链接库就生成了。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直接传给链接器ld进行处理。实际上，每个库都有一个soname，当链接器发现它正 在查找的程序库中有这样一个名称，链接器便会将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。这样作的目的主要是容许系统中多个版本的库文件共存，习惯上在命名库 文件的时候一般与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

总结

经过对LINUX库工做的分析，咱们已经能够理解程序运行时如何去别的地方寻找“库”。

附上针对这个工程的Makefile:

# xiejingquan@gmail.com # export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:~/C/lib

BIN_DIR=bin
LIB_DIR=lib
INC_DIR=inc
SRC_DIR=src

BIN=${BIN_DIR}/testlib
LIB=${LIB_DIR}/libhello.a ${LIB_DIR}/libhello.so

CC=gcc
AR=ar
DOC=doxygen

CFLAGS=-g -Wall -c -Iinc
LFLAGS=-lhello -L${LIB_DIR} -o
ARFLAGS=cqs
SOFLAGS=-shared -Wl,-soname,

all: ${BIN}

lib: ${LIB}

run: all
@./bin/testlib

clean:
rm -f ${BIN_DIR}/* ${LIB_DIR}/*

${BIN_DIR}/testlib: ${LIB_DIR}/testlib.o ${LIB}
${CC} $< ${LFLAGS} $@

${LIB_DIR}/testlib.o: ${SRC_DIR}/testlib.c ${INC_DIR}/hello.h
${CC} ${CFLAGS} $< -o $@

${LIB_DIR}/libhello.a: ${LIB_DIR}/hello.o
${AR} ${ARFLAGS} $@ $<

${LIB_DIR}/libhello.so: ${LIB_DIR}/hello.o
${CC} ${SOFLAGS}libhello.so.1 -o ${LIB_DIR}/libhello.so.1.0 ${LIB_DIR}/hello.o
ln -s ${LIB_DIR}/libhello.so.1.0 ${LIB_DIR}/libhello.so.1
ln -s ${LIB_DIR}/libhello.so.1 ${LIB_DIR}/libhello.so

${LIB_DIR}/hello.o: ${SRC_DIR}/hello.c ${INC_DIR}/hello.h
${CC} ${CFLAGS} $< -o $@

附上文件的目录结构：

|– bin
|   `– testlib
|– doc
|– inc
|   `– hello.h
|– lib
|   |– hello.o
|   |– libhello.a
|   |– libhello.so -> lib/libhello.so.1
|   |– libhello.so.1 -> lib/libhello.so.1.0
|   |– libhello.so.1.0
|   `– testlib.o
|– src
|   |– hello.c
|   `– testlib.c

说来也巧了，今天恰好在twitter上看到某大牛的推：

Linux下动态连接库的查找顺序：①DT_RPATH、②LD_LIBRARY_PATH环境变量、③/etc/ld.so.conf文件及/etc/ld.so.cond.d/目录内的*.conf文件、④默认路径/usr/lib，若是改动了/etc/ld.so.conf 须要使用 /sbin/ldconfig –v 来更新系统。

延伸阅读：

1. linux动态连接库的使用;
2. linux 下连接库的生成使用;