UNIX环境下用C语言写静态库与动态库

静态库，动态库用UNIX 的术语来说，或者叫做归档文件（archive 常以.a 结尾）和共享对象（share object 常以lib 开头.so 结尾）更为准确。静态库，动态库可能是WINDOWS 下的术语，但两者的概念是一样的。下面统一说静态库和动态库。

静态库，就是一大堆object （CC ，CC 在LINUX 下其实是软件链接到GCC 的，编译后默认为.o 结尾的）的集合。静态库就是用ar 等工具集合在一起。在编译的时候，连接器就会将这部分代码嵌入到目标代码里。

动态库，也是一大堆object 的集合（编译成动态或静态，只是编译选项的不同）。不同的时，在编译的时候，连接器并没有将这部分代码嵌入到目标代码里，而在运行时的时候，才加载代码。

由此，一般情况下用静态库一般都比动态库大。

一、静态库编写

以简单起见，写个非常简单例子。

//hello.h

#ifndef _HELLO_H

#define _HELLO_H

void sayhello(const char* msg);

void saygoodbye(const char* msg);

#endif

//hello.c

#include "hello.h"

#include <unistd.h>

#include <string.h>

#include <stdio.h>

void sayhello(const char* msg)

{

char wel[] = "welcome to invoke sayhello function/n";

char hellomsg[BUFSIZ] = "hello, ";

write(STDOUT_FILENO, wel, strlen(wel)+1);

strcat(hellomsg, msg);

strcat(hellomsg, "/n");

write(STDOUT_FILENO, hellomsg, strlen(hellomsg)+1);

}

void saygoodbye(const char* msg)

{

char wel[] = "welcome to invoke saygoodbye function/n";

char goodbyemsg[BUFSIZ] = "goodbye, ";

write(STDOUT_FILENO, wel, strlen(wel)+1);

strcat(goodbyemsg, msg);

strcat(goodbyemsg, "/n");

write(STDOUT_FILENO, goodbyemsg, strlen(goodbyemsg)+1);

}

先编译

[heidong@bogon hellolib]$ gcc -Wall -c hello.c

上面命令将产生hello.o 的obj 文件。（PS 一下：注意到bogon 了吗？你可以猜测我的网络环境）。-Wall 表示打开所有的编译警告。-c 表示只编译不连接。

再创建静态库

[heidong@bogon hellolib]$ ar -cru libhello.a hello.o

一般库文件是以lib 开头的，链接的时候不必指定lib 前缀。-cru 表示创建并替换为最新的。具体各个参数参看ar 的man 页。为了方便，抄袭一些来，鲁迅说拿来主义。

Option Name Example

-d Delete ar -d <archive> <objects>

-r Replace ar -r <archive> <objects>

-t Table list ar -t <archive>

-x Extract ar -x <archive> <objects>

-v Verbose ar -v

-c Create ar -c <archive>

-ru Update object ar -ru <archive> <objects>

至此，文件如下

[heidong@bogon hellolib]$ ls

hello.c hello.h hello.o libhello.a

测试

//statictest.c

#include "hello.h"

int main(int argc, char**argv)

{

char msg[] = "heidong";

sayhello(msg);

saygoodbye(msg);

return 0;

}

编译

[heidong@bogon hellolib]$ gcc -o statictest.o statictest.c -L. -lhello

-L. 表示将当前目录添加到库查找目录里。系统标准的库目录是/usr/lib, /lib, /usr/local/lib 等等。-lhello 表示连接libhello 这个静态库。

测试

[heidong@bogon hellolib]$ ./statictest.o

welcome to invoke sayhello function

hello, heidong

welcome to invoke saygoodbye function

goodbye, heidong

工作了。

二、动态库

代码依然是用上面的，但是编译的选项却不同。

编译

[heidong@bogon hellolib]$ gcc -c hello.c -fPIC

[heidong@bogon hellolib]$ gcc -shared hello.o -o libhello.so

[heidong@bogon hellolib]$ gcc -o statictest.o statictest.c -L. -lhello

-fPIC 表示位置独立的。具体是什么的缩写不知道。第一行生成 hello.o ，第二行将生成动态库libhello.so 。第三行的意思我上面所说的一样。

测试

[heidong@bogon hellolib]$ ./statictest.o

./statictest.o: error while loading shared libraries: libhello.so: cannot open shared object file: No such file or directory

咦，出错，原因就是找不到 libhello.so 这个动态库。有两个解决办法。第一，最简单的就是将库文件复制到系统库目录。需要根用户权限。第二种办法，添加 LD_LIBRARY_PATH 环境变量为所在库的目录。

再次测试

[heidong@bogon hellolib]$ export LD_LIBRARY_PATH=./

[heidong@bogon hellolib]$ ./statictest.o

welcome to invoke sayhello function

hello, heidong

welcome to invoke saygoodbye function

goodbye, heidong

Ok 啦。

可以用ldd 查看依赖于哪些库。

[heidong@bogon hellolib]$ ldd statictest.o

linux-gate.so.1 => (0x00ddf000)

libhello.so => ./libhello.so (0x00e98000)

libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x00b2a000)

/lib/ld-linux.so.2 (0x00232000)

可见，除了我们的库外，还有额外三个。 libc.so.6 为标准C 的库， lib/ld-linux.so.2为动态连接／加载的库。至于第一个，不太清楚，网上说是“linux-gate.so.1 文件目前在文件系统中根本就不被支持 ； 它只是一个虚拟的DSO （译者注virtual DSO ：dynamically shared object ），一个在每个进程的存储空间（process’ memory ）指定的地址点被内核暴露出来的共享对象”

三、运行时加载动态库

就是在程序运行的过程中动态地加载动态库（和WINDOWS 下的LoadLibrary 一样）。四个关键的函数：

#include <dlfcn.h>

void *dlopen( const char *filename, int flag );

const char *dlerror( void );

void *dlsym( void *handle, char *symbol );

int dlclose( void *handle );

例子：

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <dlfcn.h>

#include <stdlib.h>

int main(int argc, char**argv)

{

void (*sayhello)(const char*);

void (*saygoodbye)(const char*);

void* handle = NULL;

char* err;

handle = dlopen("libhello.so", RTLD_LAZY);

if(handle == NULL){

fprintf(stderr, "%s/n", dlerror());

exit(-1);

}

sayhello = dlsym(handle, "sayhello");

err = dlerror();

if(err != NULL){

fprintf(stderr, "%s/n", err);

}else{

sayhello("heidong");

}

saygoodbye = dlsym(handle, "saygoodbye");

err = dlerror();

if(err != NULL){

fprintf(stderr, "%s/n", err);

}else{

saygoodbye("heidong");

}

saygoodbye = dlsym(handle, "sssssssaygoodbye");

err = dlerror();

if(err != NULL){

fprintf(stderr, "%s/n", err);

}else{

saygoodbye("heidong");

}

dlclose(handle);

return 0;

}

编译＋测试

[heidong@bogon hellolib]$ gcc -Wall -ldl dynamicload.c -o dynamicload.out

[heidong@bogon hellolib]$ ./dynamicload.out

welcome to invoke sayhello function

hello, heidong

welcome to invoke saygoodbye function

goodbye, heidong

./libhello.so: undefined symbol: sssssssaygoodbye

[heidong@bogon hellolib]$

最后一个没有，所以出错。

四、一些常用工具

4.1 file, 测试文件类型：

[heidong@bogon hellolib]$ file libhello.so

libhello.so: ELF 32-bit LSB shared object, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped

[heidong@bogon hellolib]$ file statictest.o

statictest.o: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.6.9, dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.9, not stripped

[heidong@bogon hellolib]$

4.2 size 测试可执行文件的代码。

[heidong@bogon hellolib]$ size statictest.o

text data bss dec hex filename

1167 264 8 1439 59f statictest.o

text 为代码段，data 为已经初始化的变量，bbs 为未初始为的变量。Dec 和hex 分别为前三个之和的十进制和十六进制表示。

4.3 nm 查看有哪些导出函数。

[heidong@bogon hellolib]$ nm libhello.so | grep " T "

00000784 T _fini

00000308 T _init

000005cb T saygoodbye

0000046c T sayhello

4.4 objdump 类似windows 下的dumpbin 。

[heidong@bogon hellolib]$ objdump -d libhello.so

libhello.so: file format elf32-i386

Disassembly of section .init:

00000308 <_init>:

308: 55 push %ebp

309: 89 e5 mov %esp,%ebp

30b: 83 ec 08 sub $0x8,%esp