Linux下编译生成SO并进行调用执行
参考
参考博客：
C编译: 动态连接库 (.so文件) - Vamei - 博客园 (cnblogs.com)
C 多个动态库存在同名函数问题处理方法：-fvisibility=hidden_more_HH-CSDN博客_fvisibility
Linux编译动态链接库so避免运行时才发现函数未定义符号的错误undefined symbol的ld参数 (gmd20.github.io)
查看so库的方法__臣本布衣_新浪博客 (sina.com.cn)
Linux 动态库同名函数处理-iibull-ChinaUnix博客
https://mp.weixin.qq.com/s/o1C-cmsz8Mh4Cm7eodqcPg
1 动态库介绍
2 示例
2.1 代码结构
（1）include中是用于生成SO的头文件，当前只有一个test.h文件，内容如下：
void print_func(void);
（2）src中是用于生成SO的源文件，当前只有一个test.c文件，内容如下：
#include <stdio.h>
void print_func(void)
{
int i = 0;
for (; i < 10; i++)
printf("i = %d\n", i);
return;
}
（3）Makefile文件是用于生成SO的，内容如下：
PROJECT=libprint_func.so
CC?=gcc
SOURCES=$(wildcard src/*.c)
OBJECTS=$(patsubst %.c,%.o,$(SOURCES))
.PHONY:clean
CFLAG = -Iinclude -fPIC -shared
LD_FLAG = -fPIC -s -Wl,-z,relro,-z,now,-z,noexecstack -fstack-protector-all
$(PROJECT): $(OBJECTS)
mkdir -p lib
$(CC) -shared -o lib/$@ $(patsubst %.o,obj/%.o,$(notdir $(OBJECTS))) $(LD_FLAG)
@echo "finish $(PROJECT)"
.c.o:
@mkdir -p obj
$(CC) -c $< $(CFLAG) -o obj/$(patsubst %.c,%.o,$(notdir $<))
clean:
-rm -rf obj lib
@echo "clean up"
生成的SO的名字为libprint_func.so。
（4）main.c用于测试，函数内部会调用test.c中的函数，代码如下：
#include <stdio.h>
#include "test.h"
int main(void)
{
print_func();
return 0;
}
2.2 编译SO
编译方式，直接在Makefile所在目录执行make即可。
$ ls
include/ main.c Makefile src/
$ make
cc -c src/test.c -Iinclude -fPIC -shared -o obj/test.o
mkdir -p lib
cc -shared -o lib/libprint_func.so obj/test.o -fPIC -s -Wl,-z,relro,-z,now,-z,noexecstack -fstack-protector-all
finish libprint_func.so
执行了make之后，会在当前目录生成两个文件夹lib和obj，lib目录存放SO文件，obj目录存在生成的obj文件。
$ ls lib/libprint_func.so
lib/libprint_func.so*
$ ls obj/test.o
obj/test.o
2.3 生成可执行文件
接着编译main.c，生成可执行文件进行测试。
编译方式：
gcc -o test main.c -lprint_func -Llib -Iinclude -Wall
-l：说明库文件的名字，使用-lprint_func (即libprint_func库文件)
-L：指定编译库文件所在位置
-I（大写的i）：指定头文件所在文件
-Wall：打印所有警告
注意：编译时必须包括SO中函数的头文件（test.h），否则会提示隐形声明的警告。
例如：在main.c中注释掉#include "test.h"。
#include <stdio.h>
//#include "test.h"
int main(void)
{
print_func();
return 0;
}
编译时会提示警告：
$ gcc -o test main.c -lprint_func -Llib -Iinclude -Wall
main.c: In function ‘main’:
main.c:6:5: warning: implicit declaration of function ‘print_func’ [-Wimplicit-function-declaration]
print_func();
2.4 执行可执行文件
直接执行可执行文件，会提示找不到libprint_func.so文件。
$ ./test
./test: error while loading shared libraries: libprint_func.so: cannot open shared object file: No such file or directory
可通过gcc -print-search-dirs命令来查看库的搜索路径：
$ gcc -print-search-dirs
install: /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/
programs: =/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/bin/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/bin/
libraries: =/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/lib/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/lib/../lib64/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../x86_64-redhat-linux/4.8.5/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../lib64/:/lib/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:/lib/../lib64/:/usr/lib/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:/usr/lib/../lib64/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/lib/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../:/lib/:/usr/lib/
可以通过ldd命令查看可执行文件依赖的库：
$ ldd ./test
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffd5b943000)
libprint_func.so => not found
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007efec2afc000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00005593b3bba000)
可以看到找不到libprint_func.so库，有两种方法可以解决。
方法一：将libprint_func.so拷贝到系统的/lib/路径下，并执行ldconfig命令（此操作需要root权限才能搞定）；
方法二：将libprint_func.so所在路径，增加到LD_LIBRARY_PATH环境变量中。
1）先使用方法二解决：
$ export LD_LIBRARY_PATH=./lib
$ ldd ./test
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffeb81dd000)
libprint_func.so => ./lib/libprint_func.so (0x00007f35a3dfc000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f35a3a25000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00005625bf8b5000)
$ ./test
i = 0
i = 1
i = 2
i = 3
i = 4
i = 5
i = 6
i = 7
i = 8
i = 9
2）再使用方法一解决：
$ export LD_LIBRARY_PATH=./
$ ./test
./test: error while loading shared libraries: libprint_func.so: cannot open shared object file: No such file or directory
$ sudo cp lib/libprint_func.so /lib
$ sudo ldconfig
$ ./test
i = 0
i = 1
i = 2
i = 3
i = 4
i = 5
i = 6
i = 7
i = 8
i = 9
3 扩展
问题一：如果在不同的SO中存在相同的函数名，如何处理？
在之前test.c中的代码基础上，修改print_func函数内容：
#include <stdio.h>
void print_func(void)
{
int i = 0;
for (i = 10; i < 20; i++)
printf("i = %d\n", i);
return;
}
然后重新生成一个SO文件，重命名为libprint_func00.so（更改Makefile）。
先删除/lib库下的libprint_func.so。
$ sudo rm /lib/libprint_func.so
$ sudo ldconfig
将libprint_func.so 和 libprint_func00.so 都放到当前目录的lib下：
$ ls ./lib/
libprint_func00.so* libprint_func.so*
然后使用方法二链接SO文件：
$ export LD_LIBRARY_PATH=./lib
编译：
$ gcc -o test main.c -lprint_func -lprint_func00 -Llib -Iinclude -Wall
$ ldd test
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffd04d9b000)
libprint_func.so => ./lib/libprint_func.so (0x00007f729a480000)
libprint_func00.so => ./lib/libprint_func00.so (0x00007f729a27d000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f7299ea7000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x000055f88ea81000)
执行：
$ ./test
i = 0
i = 1
i = 2
i = 3
i = 4
i = 5
i = 6
i = 7
i = 8
i = 9
可以看出，执行时调用的是libprint_func.so库。
下面更改编译时SO文件的顺序（先-lprint_func00），然后执行：
$ gcc -o test main.c -lprint_func00 -lprint_func -Llib -Iinclude -Wall
$ ./test
i = 10
i = 11
i = 12
i = 13
i = 14
i = 15
i = 16
i = 17
i = 18
i = 19
可以看出，执行时调用的是libprint_func00.so库。
总结：SO中重名时，优先调用的是先链接的库。
对于不同库中函数重名的问题，可参考博客Linux 动态库同名函数处理-iibull-ChinaUnix博客，这里不进行说明。
问题2：链接不使用的SO
参考：https://mp.weixin.qq.com/s/o1C-cmsz8Mh4Cm7eodqcPg
注意：高版本的GCC，默认会去掉不使用的SO，像完成这个实验，需要加上-Wl,--no-as-needed选项。
首先编译一个libprint.so：
$ gcc -c -fPIC -shared print.c
$ gcc -shared -o libprint.so print.o -fPIC
然后，编译一个可执行程序，需要链接libprint.so：
$ gcc -o main main.c -lprint -Lso -Iinc -Wall
$ ldd main
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffcceffb000)
libprint.so => not found
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f4c93a46000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f4c93e10000)
接着链接一个不需要使用的SO：
$ gcc --version
gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.12) 5.4.0 20160609
# 链接一个不需要使用的SO（libm.so）
$ gcc -o main main.c -Wl,--no-as-needed -lprint -lm -Lso -Iinc -Wall
[root@ubuntu] /home/grace/SO
$ ldd main
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffcb63fc000)
libprint.so => not found
libm.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6 (0x00007f8f666bd000)
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f8f662f3000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f8f669c6000)
可使用ldd -u 可执行程序命令查看不需要链接的SO：
$ ldd -u main
Unused direct dependencies:
libprint.so # 这个库其实是需要的
/lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
解决方式：使用编译选项-Wl,--as-needed：
$ gcc -o main main.c -Wl,-as-needed -lprint -lm -Lso -Iinc -Wall
$ ldd -u main # 少了libm.so
Unused direct dependencies:
libprint.so
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
$ ldd main
linux-vdso.so.1 => (0x00007fff877e4000)
libprint.so => not found
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fe34045a000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fe340824000)
另一种运行时指定SO路径方式
$ ldd main
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffcceffb000)
libprint.so => not found # 找不到库的路径，运行时会报错
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f4c93a46000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f4c93e10000)
$ ./main
./main: error while loading shared libraries: libprint.so: cannot open shared object file: No such file or directory
在运行链接了动态库的时候需要去找到SO，一般使用方法是修改LD_LIBRARY_PATH这个环境变量。LD_LIBRARY_PATH则既属于链接期搜索路径，又属于运行时期的搜索路径。
-rpath链接选项，它是指定运行时候都使用的搜索路径。通过这个选项，可以将运行库的路径硬编码到可执行文件内部。
$ gcc -o main main.c -Wl,-rpath so -lprint -lm -Lso -Iinc -Wall
$ ldd main
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffdbf72b000)
libprint.so => so/libprint.so (0x00007f48bf894000) # 指定了库的路径
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f48bf4ca000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f48bfa96000)
当然，这种方式也有使用限制，比如将库从指定路径移除后，则运行时会报错，没有使用LD_LIBRARY_PATH指定库的路径灵活：
$ mv so/libprint.so ./
$ ./main
./main: error while loading shared libraries: libprint.so: cannot open shared object file: No such file or directory
4 总结
由于这是第一次尝试生成SO文件，部分地方可能存在问题，希望网友指出。
再次感谢参考的博客：
C编译: 动态连接库 (.so文件) - Vamei - 博客园 (cnblogs.com)
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Linux下部分用于SO相关的命令：
打印SO中的符号信息：nm -D libxxx.so
$ nm -D ./lib/libprint_func.so
0000000000201000 B __bss_start
w __cxa_finalize
0000000000201000 B _edata
0000000000201008 B _end
0000000000000700 T _fini
w __gmon_start__
0000000000000580 T _init
w _ITM_deregisterTMCloneTable
w _ITM_registerTMCloneTable
w _Jv_RegisterClasses
U printf
00000000000006c5 T print_func
查看依赖关系：ldd libxxx.so
$ ldd ./lib/libprint_func.so
linux-vdso.so.1 => (0x00007fff56150000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fd3fd4e7000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00005598885c5000)
查看so库的属性：file libxxx.so
$ file ./lib/libprint_func.so
./lib/libprint_func.so: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, BuildID[sha1]=24735da88c6198d81974645c25367fae14a267a5, stripped
