Linux - Program Library Howto 摘记

本篇来自阅读 Program Library Howto 文档后的笔记。此文有德文、日文、希腊文翻译，可惜没中文翻译。如果谁有兴趣翻译之，欢迎联系我，我或许也可以帮上忙。（更新：本文档的原始出处在此，发现原来读了半天，读的不是最新版！很汗！囧）这篇文档我并没有读完，阅读时，所关心的重点是，大致的概念，以及如何生成和使用静态库、共享库。

笔记比较凌乱，如果您有兴趣，将就着「去了糟粕」地阅读吧。

1、在 C++ 中调用 C 共享库例程的 name-mangling 问题，基本解决方式，即在 C 共享库的源文件里，做如下处理。

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
    // code here.
#ifdef __cplusplus
}
#endif

2、静态库的生成和使用，即另一篇 AutoTools 指南的 4.3 节所讲述的 ar(1) 和 ranlib(1) 方式，不过其实 ar rcs 就已经增添了 index 信息，无须再次调用 ranlib(1) 生成或更新 index 信息。如下。

gcc -g -Wall -c -o libfoo-static.o libfoo.c
ar rcs libfoo-static.a libfoo-static.o

3、共享库的生成和使用。（共享库相对于静态库的好处就不多言了。）

3.1、对于共享库（Shared Library）的名称和放置目录，有几个约定，如下。

名称
以一个称作 foo 的库为例。真实名称，如 libfoo.so.2.6.1 ，共享库名称（被称作 soname），如 libfoo.so.2 ，链接名称，如 libfoo.so 。真实名称是文件本身。「共享库名称」和「链接名称」都是软链接，前者指向「真实名称」，后者指向前者。

目录
自己写的共享库，或者网上下载的、试验性质的库，放置在 /usr/local/lib 即可。在可以通过 gcc 的 -L 选项指定具体位置，这在库开发中貌似更实用。

3.2、共享库如何被使用？

这里暂时不涉及 gcc 命令，从概念上做阐述。

/etc/ld.so.conf 文件中包含了共享库的搜索目录，在我当前的机器上，是包含了 /etc/ld.so.conf.d 目录下所有 conf 文件，这么做，可以将各个不同类型的共享库索引，放置在不同的配置文件中（如 C 开发的、显卡开发相关的等等）。

/etc/ld.so.preload 文件里的共享库，相对于前者，有更高的加载优先级，如果标准 conf 加载 libfoo.so.3.2 版本，而你想加载 libfoo.so.2 里的接口，那么可以利用 preload 做处理（没试过，具体还有待尝试）。

/etc/ld.so.cache 缓存了很多常见的共享库（如 libc 库），通过 ldconfig -p 命令，查看当前已被缓存的库。
这方面的信息，还可以参见 ldconfig(1) 中的 FILES 部分。

使用 ldd 命令，来查看某个程序，或者共享库，对其他库的依赖关系。3.5 节的末尾讲述了使用 ldd 的危险性，不要将其应用于不信任的程序上。

3.3、环境变量的设置？

这一节貌似主要涉及到调试，例如 LD_LIBRARY_PATH LD_DEBUG LD_PRELOAD 等等，譬如可以尝试 export LD_DEBUG=libs,files 再运行某个程序，通过 export LD_DEBUG=help 查看帮助信息。本节还提到了系统对于 setuid/setgid 程序，会限制共享库的链接，暂时先了解，不深入了。

3.4、如何生成一个共享库？

实战部分了。这里给出命令概述，具体信息参考 gcc(1) 和 ld(1) 的手册。

gcc -fPIC -g -c -Wall a.c
gcc -fPIC -g -c -Wall b.c
gcc -shared -Wl,-soname,libmystuff.so.1 \
    -o libmystuff.so.1.0.1 a.o b.o -lc

本节进一步说明了 -fpic 和 -fPIC 的区别，以及有时候（以上述的案例为例），当共享库 libmystuff.so 需要某些 a.o 或者 b.o 中符号表信息（此类情况被称作「reverse dependencies」逆向依赖）时，编译两个源文件时需要增加 -WI,-export-dynamic 选项，即 gcc -fPIC -g -c -Wall -Wl,-export-dynamic a.c ，将所有符号放置在动态符号表（Dynamic Symbol Table - 并不太清楚其含义，有时间可详细了解 ELF 文件内在结构）中。

最后，提到了 runtime library path 概念，即 -Wl,-rpath,/PATH_HERE 选项。这个同 gcc 的 -L 选项、或是环境变量的 LD_LIBRARY_PATH 是异曲同工。

3.5、如何安装一个共享库？

这里讲的很详细，但是一般应该没这么麻烦 囧，按照我的理解，如下处理可能最简单。

将自己写的共享库，放到 /usr/local/lib/mylib/libfoo.so.1.0.1 然后修改 /etc/ld.so.conf.d/mylib.conf 文件，将 /usr/local/lib/mylib 添加进去，接着运行 ldconfig --verbose 即可。

ldconfig 会负责建立各个软链接，并更新 /etc/ld.so.cache 缓存。但是要注意，考虑到兼容性，ldconfig 并不会生成最终的「链接名称」即类似 libfoo.so 的软链接，而止步于「共享库名称 soname」。这需要用户自己决定，是否生成 soname 链接，具体原因参考 3.1.1 节末尾段落（其实也就是基于后向兼容性的考虑）。

同静态库的使用一样，使用 -lfoo 来使用 libfoo.so 共享库（还可通过 -L 来指定库的搜索路径，但是做了上述 /etc 文件处理后，-L 就可有可无了）。

3.6、向后兼容的库

讲述什么是向后兼容（Backward Compatible）的库，以及如何做处理。很好的章节。非常值得一读。
遵循若干原则，就可以保证 C 语言编写的共享库，拥有一个向后兼容的 ABI 即 Application Binary Interface 。本节还有一个 C++ 的建议表单，由于 C++ 语言的某些内部处理，譬如 name-mangling 操作，这些建议明显比 C 语言要「繁杂」很多。 =_=

这个章节给出了一个小型案例。

另外，本指南还涉及如何动态加载（Dynamically Loaded）库，以及诸多进阶或附带主题，暂时不关注。备忘在此吧。

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