Who are you?

Linux中的函数库

发表于 | 分类于 | | 阅读次数

这篇文档主要对Linux系统中静态库和动态库进行一个比较系统的学习。

Linux下的函数库

分类

linux下的库有两种：静态库和共享库（动态库）。

二者的不同点在于代码被载入的时刻不同：

  • 静态库的代码在编译过程中已经被载入可执行程序，运行时将不再需要该静态库，因此体积较大。
  • 共享库的代码是在可执行程序运行时才载入内存的，在编译过程中仅简单的引用，因此代码体积较小。

命名

在linux下，库文件一般放在/usr/lib和/lib下，

  • 静态库的名字一般为libxxxx.a，其中xxxx是该lib的名称

  • 动态库的名字一般为libxxxx.so.major.minor，xxxx是该lib的名称，major是主版本号， minor是副版本号

    动态库的三个名字：

    • “real name”：实际的文件名，这是实际生成的库文件，一般命名为libXXX.so.X.Y.Z

      其中XXX是自定义的名字，后面的X，Y，Z是用数字表示的版本号

      • X是主版本号，一般在库的接口发生改变，无法兼容的时候，更新这个数字
      • Y是次版本号，如果接口没有改变，只是升级算法，或者增加新接口，更新这个数字
      • Z是build版本号，一般每升级一次加1，也可以省略

    • “soname”：共享库的一个特殊的名字，在每个共享库生成的时候，一般会指定这个名字

      一般命名为libXXX.so.X，其实就是上面的real name去掉最后两个版本号

      每一个程序，在编译的时候，会指定一个他需要的共享库的soname，程序在启动的时候，由系统自动找到一个合适的共享库来使用

      从前面可以看出，X是主版本号，一般接口有改变，无法保持兼容，才会更改这个数字，所以，soname就要指定这个数字，避免由于接口改变导致运行错误

    • “link name”：这个是在编译可执行程序的时候，使用的名字，如果要自己编译程序，就需要关心这个名字。比如我们在编译需要用到数学库的程序时，需要加上-lm参数，这个参数的意义就是，编译器会去寻找libm.so这个共享库（或者libm.a这个静态库，这个不是本文重点），这里的libm.so就是link name，命名的规则很明显，就是把soname后面的版本也去掉，只保留libXXX.so

    • 一般用readelf -d libXXX.so.X.Y.Z来查看一个共享库文件的soname，其实real name和soname真正的对应关系是用这个命令来看的

Static Library

创建

详细创建过程可以参见：Linux编译器学习

1
2
3
4
5
# 创建
gcc hello.c -o hello.o  #这里没有使用-shared  
ar -r libhello.a hello.o  #这里的ar相当于tar的作用，将多个目标打包。
# 编译链接
gcc main.c -lhello -L. -static -o main  #-static也可以不加

Shared Library

创建

详细创建过程可以参见：Linux编译器学习

1
2
3
4
5
6
7
# 创建
gcc -fPIC -shared hello.c -o libhello.so 
# 编译链接
gcc main.c -L. -lhello -o main 
# 运行
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:./
./main

注意：

  1. 创建时的选项-fpic，-shared，其中-fpic还有-fPIC形式，区别在于-fPIC生成的库比较大，比较通用，-fpic生成的可能受平台限制较大
  2. 编译链接时需要指定位置，可以使用-L或是添加环境变量LIBRARY_PATH的方式来将相关库文件包含到搜索路径中，然后还需要通过-l指定函数库，使用到gcc非标准内置函数库时需要加上-lm选项
  3. 运行前需要将库函数添加到路径中，一般都是通过改变LD_LIBRARY_PATH来实现路径的包含，更多可见Linux环境变量及编译器库路径
  4. 可以通过自带的ldd命令来分析动态库的链接情况，如果目标程序没有链接动态库，则打印“not a dynamic executable”

对于Gfortran的一些建议

  1. -l library 选项的命令行顺序

    • 将 -llibrary 选项放置在任一 .f、.for、.F、.f95 或 .o 文件之后。
    • 如果调用了 libx 中的函数，并且这些函数引用了 liby 中的函数，则将 -lx 置于 -ly 之前。

  2. -L dir

    只有将其放在它所应用的 –llibrary 选项之前，该选项才有用。

  3. 库搜索路径和顺序－动态链接

    • 在生成时指定动态库：

      1
      f95 program.f -R/home/proj/libs -L/home/proj/libs -lmylib

      生成可执行文件时，链接程序会在可执行文件本身中记录共享库的路径。这些搜索路径可以用 -Rpath 选项指定。这一点与 -Ldir 选项相反，该选项在生成时指示到哪里查找 -llibrary 选项所指定的库，但不会将该路径记录到二进制可执行文件中。

    • 在运行时指定动态库：修改LD_LIBRARY_PATH

参考：