Linux C 动态链接库的生成与使用

动态链接库（ so 的全称为 Shared Object，因此也称共享库）在 Linux 下用 C++ 经常碰到。当多个程序使用同一个动态链接库时，既能将代码复用，又能节约可执行文件的大小，而且还能减少运行时的内存占用。不仅如此，除了能给 C++ 调用，动态链接库还能给其他编程语言调用，比如 Python，简直完美。

1. 编写动态链接库源文件

首先来编写动态链接库源文件。新建 myfunc.c，并添加两个函数，一个是 say_hello ，另一个是 cal_sum

#include "myfunc.h"

void say_hello()
{
    printf("hello world\n");
}


int cal_sum(int x, int y)
{
    return x + y;
}

为 myfunc.c 编写头文件 myfunc.h

#ifndef __MYFUNC_H
#define __MYFUNC_H

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void say_hello();
int cal_sum(int x, int y);

#endif

2. 编译生成动态链接库

编译 myfunc.c ：

1	gcc -c -fPIC -o myfunc.o myfunc.c

参数解析： > -c 表示只编译 ( compile ) ，而不链接，输出目标文（ obj 文件）。 > -o 表示输出文件的文件名。 > -fPIC PIC 指 Position Independent Code ，生成适合在共享库中使用的与位置无关的代码。编译成共享库要求此选项。适用于动态链接并避免对全局偏移表大小的任何限制。

生成动态链接库文件 libmyfunc.so ：

1	gcc -shared myfunc.o -o libmyfunc.so

参数解析： > -share 生成一个共享对象，可以与其他对象链接以形成可执行文件。

把上面两条命令合成一条就是：

1	gcc -fPIC -shared myfunc.c -o libmyfunc.so

其实动态链接库有其命名规则。举例 libname.so.x.y.z ：

lib ：统一前缀；
name ：动态链接库的名字， libmyfunc.so 中 myfunc 就是其动态链接库名；
so ：统一后缀；
x ：主版本号，表示该库有重大更新，不同版本号之间是不兼容的；
y ：次版本号，表示该库增量升级，在相同主版本号下，次版本号高的兼容次版本号低的库；
z ：发布版本号，表示该库的优化、 bugfix 等，相同主次版本号，不同发布版本号之间完全兼容。

好了，上面的步骤就是如何编译生成动态链接库。下面我们继续来说说如何使用动态链接库。

3. 使用动态链接库

接下来我们使用 test.c 来使用动态链接库。 test.c 内容如下：

#include "myfunc.h"

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int result = 0;

    say_hello();
    result = cal_sum(2, 3);
    printf("%d\n", result);

    return 0;
}

编译命令

1	gcc -o test test.c -l myfunc -L .

编译上述包含 .h 头文件的程序，GCC编译器需要知道头文件的位置

对于 #include <...> ，GCC编译器会在默认 include 搜索路径中寻找。
对于 #include "..." ，GCC编译器会在当前路径搜索 .h 文件。当然你也可以使用 -I 选项提供额外的搜索路径，比如 -I /home/test/ 。

除此之外，GCC编译器还需要知道我们用了哪个动态链接库文件，库文件在哪里

使用 -l 选项说明库文件的名字。这里，我们使用的是 libmyfunc.so 库文件，所以选项是这样写的： -l myfunc 。
使用 -L 选项说明库文件的路径。这里，我们的库文件是在当前路径，所以选项是这样写的： -L . ，其中 . 表示当前路径。

附加： 我们可以使用下面的命令来获知系统的 include 默认搜索路径:

1	$ gcc -print-prog-name=cc1 -v

获知库默认搜索路径:

1	$ gcc -print-search-dirs

4. 执行程序

$ ./test

执行程序后出现这样的错误情况：

1	./test: error while loading shared libraries: libmyfunc.so: cannot open shared object file: No such file or directory

这是因为执行程序的时候，系统不知道 libmyfunc.so 的位置，系统无法找到库文件。尽管我们用 GCC 编译的时候，通过 -L 选项提供了 libmyfunc.so 文件的位置。但是这个信息没有被写入到可执行程序里面。下面用命令 ldd 命令来查看一下 test 所依赖的库文件（ ldd 命令是用于显示可执行文件所依赖的库）：

$ ldd test

    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffccc9fe000)
    libmyfunc.so => not found
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f0d31a44000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f0d31e0e000)

可以看出可执行文件 test 无法找到 libmyfunc.so 库文件。

解决办法有 4 个：

将 libmyfunc.so 放到 GCC 默认搜索目录。比如 /usr/lib/x86_64-linux-gnu 或者 /lib/x86_64-linux-gnu 都可以，这样做简单粗暴。但是这样做需要 root 权限来完成。而且把第三方库文件直接放到系统库文件目录里，我感觉污染了整个系统（洁癖症）。
在 /etc/ld.so.conf.d 目录下新建一个 .conf 文件。比如 mylib.conf ，在里面添加第三方库目录的绝对路径（比如 libmyfunc.so 所在目录的绝对路径）。
设置 LD_LIBRARY_PATH 环境变量。比如 export LD_LIBRARY_PATH=. （ . 代表当前目录）。当设置这个环境变量后，操作系统将在 LD_LIBRARY_PATH 下搜索库文件，再到默认路径中搜索文件。但是一旦退出 Terminal ，所设置的 LD_LIBRARY_PATH 环境变量就会消失。如果需要永久添加变量，需要将 export LD_LIBRARY_PATH=/xxx/xxx:$LD_LIBRARY_PATH 写入到 ~/.bashrc 里面，其中 /xxx/xxx 是库文件所在目录的绝对路径。
编译的时候添加 -Wl,-rpath 选项。比如 gcc -o test test.c -l myfunc -L . -Wl,-rpath=. 。 -Wl 选项告诉编译器将后面的参数传递给链接器

重新编译和运行 test

$ gcc -o test test.c -l myfunc -L . -Wl,-rpath=.
$ ./test
hello world
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Junyu

Linux C 动态链接库的生成与使用

1. 编写动态链接库源文件

2. 编译生成动态链接库

3. 使用动态链接库

4. 执行程序

参考资料