linux编程lib的使用

今天由于要用到静态链接库,所以就学习了一下相关知识,总结如下:

静态链接库(一般命名为libxxx.a)就是很多.o文件的集合,在你的项目中如果有一个子模快,这个子模块只是给总控模块提供一个函数接口,那么你就可以考虑把这个子模快编译成静态链接库libxxx.a,然后在总控模块中编译的时候,只需-L包含链接库所在的目录,再-lxxx引用链接库就行.

当然,你也可以用动态链接库,具体的动态链接库创建和引用,做法和静态链接库大同小异,只是动态链接库是在程序执行的时候是动态的添加到内存的,所以可以实现进程之间的资源共享.
另外动态链接库可以做到所有的函数本着“有需求才调入”的原则，于是大大节省了系统资源:也就是说什么时候或者什么情况下，链接载入哪个动态链接库函数,完全由程序员在程序代码中控制。这样,当你有一个相当大的工程，每次运行的时候，由于不同的操作需求，就只会有一小部分程序被载入内存。

具体给一个例子,先看一下工程的目录结构:
$ ls -RF
.:
lib/  main.c  Makefile

./lib:
Makefile.a  Makefile.so  string.h  strlen.c  strnlen.c

在工程主目录下有main.c主控程序,Makefile文件和lib目录
lib目录下有string.h头文件,strlen.c和strnlen.c,这三个文件里的函数就是我们想生成的库函数
Makefile.a生成静态链接库的makefile文件
Makefile.so生成动态链接库的makefile文件



好,让我们看一看这些文件的具体内容:

头文件string.h，声明相关函数原形
$cat lib/string.h

int Strlen(char *pStr);
int StrNlen(char *pStr, unsigned long ulMaxLen);

strlen.c：函数Strlen的实现，获取给定字符串的长度
$cat lib/strlen.c
 

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int Strlen(char *pStr)
{
    unsigned long ulLength;
    assert(NULL != pStr);

    ulLength = 0;
    while(*pStr++)
    {
        ulLength++;
    }
    return ulLength;
}

strnlen.c：函数StrNlen的实现，获取给定字符串的长度，如果输入字符串的长度大于指定的最大长度，则返回最大长度，否者返回字符串的实际长度
$cat lib/strnlen.c

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
int StrNlen(char *pStr, unsigned long ulMaxLen)
{
    unsigned long ulLength;
    assert(NULL != pStr);
    if(ulMaxLen <= 0)
    {
        printf("Wrong Max Length!\n");
        return -1;
    }
    ulLength = 0;
    while(*pStr++ && ulLength < ulMaxLen)
    {
        ulLength++;
    }
    return ulLength;
}

这三个文件是在lib/目录下.

Makefile.a:生成静态链接库的makefile文件
$ cat lib/Makefile.a

libstr.a: strlen.o strnlen.o
    $(AR) r $@ $^
    $(RM) $^

.PHONY : clean
clean :
    rm -f libstr.a

Makefile.so:生成动态链接库的makefile文件
$ cat Makefile.so 

libstr.so: strlen.o strnlen.o
    gcc -fpic -shared -o $@ $^
    $(RM) $^

.PHONY : clean
clean :
    rm -f libstr.so

-fpic 使输出的对象模块是按照可重定位地址方式生成的
-shared指定把对应的源文件生成对应的动态链接库文件libstr.so文件


main.c:总控程序

#include <stdio.h>
#include "./lib/string.h" //静态库对应函数的头文件


int main(int argc, char* argv[])
{
    char str[] = {"hello world"};
    unsigned long ulLength = 0;

    printf("The string is : %s\n", str);
    ulLength = Strlen(str);
    printf("The string length is : %d(use Strlen)\n", ulLength);
    ulLength = StrNlen(str, 10);
    printf("The string length is : %d(use StrNlen)\n", ulLength);

    return 0;
}

总控Makefile
$ cat Makefile 

CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g
LIBPATH = -L./lib
LIB = -lstr

main: main.o
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ main.o $(LIBPATH) $(LIB)
    $(RM) *.o

.PHONY:clean
clean:
    -rm -f main

下面看一看怎么生成和使用静态链接库/动态链接库
1.静态链接库的生成:
$ cd lib
$ make -f Makefile.a 
cc    -c -o strlen.o strlen.c
cc    -c -o strnlen.o strnlen.c
ar r libstr.a strlen.o strnlen.o
ar: creating libstr.a
rm -f strlen.o strnlen.o
这样就生成了静态链接库libstr.a了.

2.静态链接库的使用:

$ cat Makefile 
CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g
LIBPATH = -L./lib
LIB = -lstr

main: main.o
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ main.o $(LIBPATH) $(LIB)
    $(RM) *.o

.PHONY:clean
clean:
    -rm -f main

-L指定库文件的路径
-l引用库文件

看看结果:
$ make
gcc -Wall -g   -c -o main.o main.c
gcc -Wall -g -o main main.o -L./lib -lstr
rm -f *.o
$ ls
lib  main  main.c  Makefile
生成了可执行文件main
$ ./main 
The string is : hello world
The string length is : 11(use Strlen)
The string length is : 10(use StrNlen)


3.动态链接库的生成:
先删除刚才生成的静态链接库
$ cd lib
$ make clean -f Makefile.a
rm -f libstr.a

$ make -f Makefile.so 
cc    -c -o strlen.o strlen.c
cc    -c -o strnlen.o strnlen.c
gcc -fpic -shared -o libstr.so strlen.o strnlen.o
rm -f strlen.o strnlen.o
$ ls
libstr.so  Makefile.a  Makefile.so  string.h  strlen.c  strnlen.c
生成了动态链接库libstr.so

4.动态链接库的使用:
使用方法和静态链接库一样,还用的是静态链接库的那个Makefile
$ cat Makefile 
CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g
LIBPATH = -L./lib
LIB = -lstr

main: main.o
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ main.o $(LIBPATH) $(LIB)
    $(RM) *.o

.PHONY:clean
clean:
    -rm -f main

-L指定库文件的路径
-l引用库文件

$ make
gcc -Wall -g   -c -o main.o main.c
gcc -Wall -g -o main main.o -L./lib -lstr
rm -f *.o
$ ls
lib  main  main.c  Makefile
生成了可执行文件main
$ ./main 
./main: error while loading shared libraries: libstr.so: cannot open shared object file: No such file or directory


 

 

这就是动态链接库和静态链接库使用时唯一的区别:
 

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.只需将动态链接库的目录path赋值给此变量即可。
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libstr.so在/home/xulei/test/lib目录下,以bash为例,使用命令:
$export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/xulei/test/lib
在环境变量LD_LIBRARY_PATH后添加/home/xulei/test/lib
3) 修改/etc/ld.so.conf文件,把库所在的路径加到文件末尾
然后sudo ldconfig
这样,加入的目录下的所有库文件都可见.

在我的ubuntu下是这样的:
$ cat /etc/ld.so.conf
include /etc/ld.so.conf.d/*.conf
$ ls /etc/ld.so.conf.d/
i486-linux-gnu.conf  libc.conf
$ cat /etc/ld.so.conf.d/libc.conf
# libc default configuration
/usr/local/lib

当然由于ld.so.conf包含/etc/ld.so.conf.d/*.conf,你也可以自己新建个文件vi /etc/ld.so.conf.d/myownlib.conf,然后在其中输入/home/xulei/test/lib

我用的是第二种方法:
$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/xulei/test/lib
$ ./main 
The string is : hello world
The string length is : 11(use Strlen)
The string length is : 10(use StrNlen)


最后,使用ldd命令查看可执行文件依赖于哪些库,
$ ldd main
    linux-gate.so.1 =>  (0xb7f43000)
    libstr.so => /home/xulei/test/lib/libstr.so (0xb7f3f000)
    libc.so.6 => /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6 (0xb7dd9000)
    /lib/ld-linux.so.2 (0xb7f44000)