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Linux拓展：链接库

article 2024/11/15 13:24:05

一.说明

本篇博客介绍Linux操作系统下的链接库相关知识，由于相关概念已在Windows下链接库一文中介绍，本篇博客直接上操作。

二.静态链接库的创建和使用

1.提前看

这里主要介绍的是C语言的链接库技术，而在Linux下实现C语言程序，需要你的虚拟机的WSL具有GCC编译器，如果你不了解，可以看Linux下实现C语言程序

2.静态链接库的创建

前提：准备好要编译的 .c 库文件和 .h 头文件，具体是是什么，请查看Windows下链接库

基本步骤：

1.执行gcc -c myMath.c -o myMath.o 文件
2.使用ls命令查看上一步是否成功
3.使用ar rcs libmyMath.a myMath.o 将所有目标文件打包为一个静态链接库（这里是以一个为例，命令下面介绍）
4.使用ls命令查看上一步是否成功

没错，就这几步，你就简单的实现静态链接库的建立了。

3.静态链接库的使用

静态链接库的用法很简单，就是和其它目标文件一起参与链接，最终生成一个可执行文件。

基本步骤：

1.同目录下再创建一个 main.c 文件
2.利用vim编辑器正常编写代码
3.利用gcc编译命令实现编译成.o文件
4.开始链接

第四步的链接命令有两种：

 gcc -static main.o libmyMath.a -o main                       <-- 第 1 种
 gcc main.o -o main -static -lmyMath -L /home/test/myMath     <-- 第 2 种

上面两种如果不行，可以使用：

 gcc -L /usr/lib main.o libmymath.a -o main

注意：里面的文件名和路径都要改成你自己文件名和路径，即不变色部分需要修改。

4.演示

三.动态链接库的创建与使用

1.提前看

Windows 平台上生成动态链接库时，需要用__declspec(dllexport)显式地“告诉”编译器哪些函数和变量能被外界调用，这些函数和变量的信息（名称、存储位置）保存在引入库文件（.lib）中，而它们的定义保存在动态链接库文件（.dll）中。

与前者不同，Linux 平台上不再需要生成引入库文件，原因很简单，默认情况下动态链接库中定义的所有函数和变量都允许被外界调用。或者说，动态链接库中不仅保存了所有函数和变量的定义，还保存了能被外界调用的所有函数和变量的信息，所以不需要生成引入库文件。

2.动态链接库的建立

前提和静态链接库一样，需要一个.h文件和.c文件

基本步骤：

1.执行命令 gcc -shared -fPIC myMath.c -o libmyMath.so
2.使用ls命令查看上一步结果

有libmyMath.so文件即成功建立

3.动态链接库的使用

基本步骤：

1 将 main.c 与 myMath.h 放在同一目录，向 main.c 文件中引入 myMath.h 头文件
2.执行gcc main.c libmymath.so -o main.exe命令
3.使用ls命令查看上一步结果结果

4.补充注意

相比之下，你是不是以为和windows相比，Linux下动态链接库既然比静态链接库如此简单，那么你可以试着运行静态链接库和动态链接库最后的可执行文件，你会发现报错：./main.exe: error while loading shared libraries: libmyMath.so: cannot open shared object file: No such file or directory

这是因为执行main.exe文件时，需要调动所有动态链接库及其存储位置，而其中 libmyMath.so 文件的存储位置系统并不直到，有下面几种解决方式：

将链接库文件移动到标准库目录下（例如 /usr/lib、/usr/lib64、/lib、/lib64）；
在终端输入export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:xxx，其中xxx为动态链接库文件的绝对存储路径（此方式仅在当前终端有效，关闭终端后无效）；
修改~/.bashrc或~/.bash_profile文件，即在文件最后一行添加export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:xxx（xxx为动态库文件的绝对存储路径）。保存之后，执行source .bashrc指令（此方式仅对当前登陆用户有效）。

接下来你重新运行即可成功。

5.演示

四.补充知识点

1.建立动态链接库

使用gcc -shared -fPIC myMath.c -o libmyMath.so命令

gcc 命令中，各个选项的含义是：

-shared：表示生成动态链接库；
-fPIC：也可以写成 -fpic，功能是令 GCC 编译器生成动态链接库时，用相对地址表示库中各个函数和变量的存储位置。这样做的好处是，无论动态链接库被加载到内存的什么位置，都可以被多个程序（进程）同时调用；（无论怎样，你都加上）
-o libmyMath.so：-o 选项用于指定生成文件的名称，此命令最终生成的动态链接库文件的文件名为 libmyMath.so。

Linux 平台上，动态链接库文件的命名格式为 libxxx.so，其中 xxx 部分可以自定义。

2.ar

ar 是一个用于创建静态库的命令行工具。

语法：ar rcs libname.a file1.o file2.o file3.o

其中 libname.a 是要创建的库的名称，.a 表示这是一个静态库文件。

file1.o, file2.o, file3.o 是包含目标代码的文件，你可以指定任意数量的文件来创建库。

r, c, 和 s 选项都是必须的，表示：

r: 将新的目标文件添加到库中或者替换库中已有的同名文件。
c: 如果库不存在则创建它。
s: 在库中为每个成员生成符号表。

需要注意的是，Linux 平台上静态链接库的名称不是随意的，通常遵循 libxxx.a 格式，xxx 部分可以自定义。

五.动态链接库的显示调用

Linux 平台下，动态加载库的装载、使用、卸载等操作需要借助以下 4 个函数来完成，使用它们时需要引入<dlfcn.h>头文件。

1.dlopen()：打开库文件

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

其中，filename 参数是共享库文件的路径名，可以是绝对路径或相对路径；flag 参数是一个标志位，用于指定 dlopen() 的行为，可以是以下值之一：

RTLD_LAZY：表示在 dlopen() 返回句柄后，只有在需要时才解析符号。
RTLD_NOW：表示在 dlopen() 返回句柄前，解析所有符号。
RTLD_GLOBAL：表示将库中的符号添加到全局符号表中，以便其他库可以使用这些符号。
RTLD_LOCAL：表示不将库中的符号添加到全局符号表中，而是将其限制在当前库中。

成功调用 dlopen() 函数将返回一个非空的句柄，失败则返回 NULL。通过句柄可以使用 dlsym() 函数获取共享库中的符号地址，使用 dlclose() 函数关闭句柄并卸载共享库。

2. dlsym()：从库文件中找到要调用的资源

语法：void *dlsym(void *handle, const char *symbol);

其中，handle 参数是由 dlopen() 返回的共享库句柄，symbol 参数是要查找的符号名称（字符串类型），可以是函数名、变量名或其他标识符。

如果成功找到该符号，则 dlsym() 将返回该符号的地址（指向函数或变量的指针）。否则，dlsym() 将返回 NULL。

3. dlclose()：关闭打开的库文件

语法：int dlclose(void *handle);

其中，handle 参数是由 dlopen() 返回的共享库句柄。成功调用 dlclose() 函数将返回零，表示函数调用成功。失败则返回非零值，表示出现错误。

4.例子

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

int main() {
    // 打开共享库
    void *handle = dlopen("libmylib.so", RTLD_NOW);

    if (handle == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error: %s\n", dlerror());
        return 1;
    }

    // 查找符号
    int (*my_func)(int) = (int (*)(int))dlsym(handle, "my_func");

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

    // 调用函数
    int result = my_func(42);
    printf("Result: %d\n", result);

    // 关闭共享库
    int close_result = dlclose(handle);

    if (close_result != 0) {
        fprintf(stderr, "Error: %s\n", dlerror());
        return 1;
    }

    return 0;
}