调用库

库
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1. 增量编译——易于维护。
   库易于使用。

2. 链接静态库是将库中的被调用代码复制到调用模块中，
   而链接共享库则只是在调用模块中，
   嵌入被调用代码在库中的(相对)地址。

3. 静态库占用空间非常大，不易修改但执行效率高。
   共享库占用空间小，易于修改但执行效率略低。

4. 静态库的缺省扩展名是.a，共享库的缺省扩展名是.so。

六、静态库
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1. 创建静态库
~~~~~~~~~~~~~

1) 编辑源程序：.c/.h
2) 编译成目标文件：gcc -c xxx.c -> xxx.o
3) 打包成静态库文件：ar -r libxxx.a xxx.o ...

# gcc -c calc.c
# gcc -c show.c
# ar -r libmath.a calc.o show.o

ar指令：ar [选项] 静态库文件名 目标文件列表

-r - 将目标文件插入到静态库中，已存在则更新。
-q - 将目标文件追加到静态库尾。
-d - 从静态库中删除目标文件。
-t - 列表显示静态库中的目标文件。
-x - 将静态库展开为目标文件。

注意：提供静态库的同时也需要提供头文件。

2. 调用静态库
~~~~~~~~~~~~~

# gcc main.c libmath.a (直接法)

或通过LIBRARY_PATH环境变量指定库路径：

# export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:.
# gcc main.c -lmath (环境法)

或通过gcc的-L选项指定库路径：

# unset LIBRARY_PATH
# gcc main.c -lmath -L. (参数法)

一般化的方法：gcc .c/.o -l<库名> -L<库路径>

3. 运行
~~~~~~~

# ./a.out

在可执行程序的链接阶段，已将所调用的函数的二进制代码，
复制到可执行程序中，因此运行时不需要依赖静态库。

范例：static/

七、共享库
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1. 创建共享库
~~~~~~~~~~~~~

1) 编辑源程序：.c/.h
2) 编译成目标文件：gcc -c -fpic xxx.c -> xxx.o
3) 链接成共享库文件：gcc -shared xxx.o ... -o libxxx.so

# gcc -c -fpic calc.c
# gcc -c -fpic show.c
# gcc -shared calc.o show.o -o libmath.so

或一次完成编译和链接：

# gcc -shared -fpic calc.c show.c -o libmath.so

PIC (Position Independent Code)：位置无关代码。
可执行程序加载它们时，可将其映射到其地址空间的
任何位置。

-fPIC - 大模式，生成代码比较大，运行速度比较慢，
        所有平台都支持。

-fpic - 小模式，生成代码比较小，运行速度比较快，
        仅部分平台支持。

注意：提供共享库的同时也需要提供头文件。

2. 调用共享库
~~~~~~~~~~~~~

# gcc main.c libmath.so (直接法)

或通过LIBRARY_PATH环境变量指定库路径：

# export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:.
# gcc main.c -lmath (环境法)

或通过gcc的-L选项指定库路径：

# unset LIBRARY_PATH
# gcc main.c -lmath -L. (参数法)

一般化的方法：gcc .c/.o -l<库名> -L<库路径>

3. 运行
~~~~~~~

运行时需要保证LD_LIBRARY_PATH
环境变量中包含共享库所在的路径：

# export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.
# ./a.out

在可执行程序的链接阶段，
并不将所调用函数的二进制代码复制到可执行程序中，
而只是将该函数在共享库中的地址嵌入到可执行程序中，
因此运行时需要依赖共享库。

范例：shared/

gcc缺省链接共享库，可通过-static选项强制链接静态库。
如：gcc -static hello.c

八、动态加载共享库
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#include <dlfcn.h>

1. 加载共享库
~~~~~~~~~~~~~

void* dlopen (
    const char* filename, // 共享库路径，
                          // 若只给文件名，
                          // 则根据LD_LIBRARY_PATH
                          // 环境变量搜索
    int         flag      // 加载方式
);

成功返回共享库句柄，失败返回NULL。

flag取值：

RTLD_LAZY - 延迟加载，使用共享库中的符号
            (如调用函数)时才加载。

RTLD_NOW  - 立即加载。

2. 获取函数地址
~~~~~~~~~~~~~~~

void* dlsym (
    void*       handle, // 共享库句柄
    const char* symbol  // 函数名
);

成功返回函数地址，失败返回NULL。

3. 卸载共享库
~~~~~~~~~~~~~

int dlclose (
    void* handle // 共享库句柄
);

成功返回0，失败返回非零。

4. 获取错误信息
~~~~~~~~~~~~~~~

char* dlerror (void);

有错误发生则返回错误信息字符串指针，否则返回NULL。

范例：load.c

注意：链接时不再需要-lmath，但需要-ldl（gcc -o load -ldl  load.c）。

九、辅助工具
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nm: 查看目标文件、可执行文件、静态库、
共享库中的符号列表。

ldd: 查看可执行文件和共享库的动态依赖。

ldconfig: 共享库管理。

事先将共享库的路径信息写入/etc/ld.so.conf配置文件中，
ldconfig根据该配置文件生成/etc/ld.so.cache缓冲文件，
并将该缓冲文件载入内存，借以提高共享库的加载效率。

系统启动时自动执行ldconfig，但若修改了共享库配置，
则需要手动执行该程序。

strip: 减肥。去除目标文件、可执行文件、
静态库和共享库中的符号列表、调试信息等。

objdump: 显示二进制模块的反汇编信息。

# objdump -S a.out

指令地址    机器指令                汇编指令
--------    --------------------    ---------------------
8048514:    55                      push %ebp
8048515:    89 e5                   mov  %esp,%ebp
8048517:    83 e4 f0                and  $0xfffffff0,%esp
804851a:    83 ec 20                sub  $0x20,%esp
804851d:    c7 44 24 04 02 00 00    movl $0x2,0x4(%esp)




load.c代码：


#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>

typedef int (*PFUNC_CALC) (int, int);
typedef void (*PFUNC_SHOW) (int, char, int, int);

int main (void) {
	void* handle = dlopen ("shared/libmath.so", RTLD_NOW);
	if (! handle) {
		fprintf (stderr, "dlopen: %s\n", dlerror ());
		return -1;
	}

	PFUNC_CALC add = (PFUNC_CALC)dlsym (handle, "add");
	if (! add) {
		fprintf (stderr, "dlsym: %s\n", dlerror ());
		return -1;
	}

	PFUNC_CALC sub = (PFUNC_CALC)dlsym (handle, "sub");
	if (! sub) {
		fprintf (stderr, "dlsym: %s\n", dlerror ());
		return -1;
	}

	PFUNC_SHOW show = (PFUNC_SHOW)dlsym (handle, "show");
	if (! show) {
		fprintf (stderr, "dlsym: %s\n", dlerror ());
		return -1;
	}

	show (30, '+', 20, add (30, 20));
	show (30, '-', 20, sub (30, 20));

	if (dlclose (handle)) {
		fprintf (stderr, "dlclose: %s\n", dlerror ());
		return -1;
	}

	return 0;
}