動態(tài)鏈接庫及靜態(tài)鏈接庫(windows下的.dll .lib和linux下的.so .a)

1、動態(tài)鏈接庫及靜態(tài)鏈接庫（windows下的.dll .lib和linux下的.so .a） 庫有動態(tài)與靜態(tài)兩種，動態(tài)通常用.so為后綴，靜態(tài)用.a為后綴。例如：libhello.so libhello.a 為了在同一系統(tǒng)中使用不同版本的庫，可以在庫文件名后加上版本號為后綴,例如： libhello.so.1.0,由于程序連接默認以.so為文件后綴名。所以為了使用這些庫，通常使用建立符號連接的方式。ln -s libhello.so.1.0 libhello.so.1 ln -s libhello.so.1 libhello.so使用庫當 要使用靜態(tài)的程序庫時，連接器會找出程序所需的函數(shù)，然后將

2、它們拷貝到執(zhí)行文件，由于這種拷貝是完整的，所以一旦連接成功，靜態(tài)程序庫也就不再需要了。然 而，對動態(tài)庫而言，就不是這樣。動態(tài)庫會在執(zhí)行程序內(nèi)留下一個標記指明當程序執(zhí)行時，首先必須載入這個庫。由于動態(tài)庫節(jié)省空間，linux下進行連接的 缺省操作是首先連接動態(tài)庫，也就是說，如果同時存在靜態(tài)和動態(tài)庫，不特別指定的話，將與動態(tài)庫相連接?，F(xiàn)在假設(shè)有一個叫hello的程序開發(fā)包，它提供一個靜態(tài)庫libhello.a 一個動態(tài)庫libhello.so,一個頭文件hello.h,頭文件中提供sayhello()這個函數(shù)/* hello.h */void sayhello();另外還有一些說明文檔。這一個典型的

3、程序開發(fā)包結(jié)構(gòu)1.與動態(tài)庫連接linux默認的就是與動態(tài)庫連接，下面這段程序testlib.c使用hello庫中的sayhello()函數(shù) /*testlib.c*/#include#includeint main()sayhello();return 0;使用如下命令進行編譯$gcc -c testlib.c -o testlib.o用如下命令連接：$gcc testlib.o -lhello -o testlib在連接時要注意，假設(shè)libhello.o 和libhello.a都在缺省的庫搜索路徑下/usr/lib下，如果在其它位置要加上-L參數(shù)與與靜態(tài)庫連接麻煩一些，主要是參數(shù)問題。還是上

4、面的例子：$gcc testlib.o -o testlib -WI,-Bstatic -lhello注：這個特別的"-WI，-Bstatic"參數(shù)，實際上是傳給了連接器ld.指示它與靜態(tài)庫連接，如果系統(tǒng)中只有靜態(tài)庫當然就不需要這個參數(shù)了。如果要和多個庫相連接，而每個庫的連接方式不一樣，比如上面的程序既要和libhello進行靜態(tài)連接，又要和libbye進行動態(tài)連接，其命令應為：$gcc testlib.o -o testlib -WI,-Bstatic -lhello -WI,-Bdynamic -lbye3.動態(tài)庫的路徑問題為了讓執(zhí)行程序順利找到動態(tài)庫，有三種方法：(1

5、)把庫拷貝到/usr/lib和/lib目錄下。(2)在LD_LIBRARY_PATH環(huán)境變量中加上庫所在路徑。例如動態(tài)庫libhello.so在/home/ting/lib目錄下，以bash為例，使用命令：$export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/ting/lib(3) 修改/etc/ld.so.conf文件，把庫所在的路徑加到文件末尾，并執(zhí)行l(wèi)dconfig刷新。這樣，加入的目錄下的所有庫文件都可見、4.查看庫中的符號有 時候可能需要查看一個庫中到底有哪些函數(shù)，nm命令可以打印出庫中的涉及到的所有符號。庫既可以是靜態(tài)的也可以是動態(tài)的。nm列

6、出的符號有很多，常見的有 三種，一種是在庫中被調(diào)用，但并沒有在庫中定義(表明需要其他庫支持)，用U表示；一種是庫中定義的函數(shù)，用T表示，這是最常見的；另外一種是所謂的“弱 態(tài)”符號，它們雖然在庫中被定義，但是可能被其他庫中的同名符號覆蓋，用W表示。例如，假設(shè)開發(fā)者希望知道上央提到的hello庫中是否定義了 printf():$nm libhello.so |grep printfU printfU表示符號printf被引用，但是并沒有在函數(shù)內(nèi)定義，由此可以推斷，要正常使用hello庫，必須有其它庫支持，再使用ldd命令查看hello依賴于哪些庫：$ldd hellolibc.so.6=>

7、/lib/libc.so.6(0x400la000)/lib/ld-linux.so.2=>/lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)從上面的結(jié)果可以繼續(xù)查看printf最終在哪里被定義，有興趣可以go on生成庫第一步要把源代碼編繹成目標代碼。以下面的代碼為例，生成上面用到的hello庫：/* hello.c */#includevoid sayhello()printf("hello,worldn");用gcc編繹該文件，在編繹時可以使用任何全法的編繹參數(shù)，例如-g加入調(diào)試代碼等： gcc -c hello.c -o hello.o1.連接成靜

8、態(tài)庫連接成靜態(tài)庫使用ar命令，其實ar是archive的意思$ar cqs libhello.a hello.o2.連接成動態(tài)庫生成動態(tài)庫用gcc來完成，由于可能存在多個版本，因此通常指定版本號：$gcc -shared -Wl,-soname,libhello.so.1 -o libhello.so.1.0 hello.o另外再建立兩個符號連接：$ln -s libhello.so.1.0 libhello.so.1$ln -s libhello.so.1 libhello.so這樣一個libhello的動態(tài)連接庫就生成了。最重要的是傳gcc -shared 參數(shù)使其生成是動態(tài)庫而不是普通執(zhí)

9、行程序。-Wl 表示后面的參數(shù)也就是-soname,libhello.so.1直接傳給連接器ld進行處理。實際上，每一個庫都有一個soname，當連接器發(fā)現(xiàn)它正 在查找的程序庫中有這樣一個名稱，連接器便會將soname嵌入連結(jié)中的二進制文件內(nèi)，而不是它正在運行的實際文件名，在程序執(zhí)行期間，程序會查找擁有 soname名字的文件，而不是庫的文件名，換句話說，soname是庫的區(qū)分標志。這樣做的目的主要是允許系統(tǒng)中多個版本的庫文件共存，習慣上在命名庫文件的時候通常與soname相同libxxxx.so.major.minor其中，xxxx是庫的名字，major是主版本號，minor 是次版本號=摘

10、要：動態(tài)鏈接庫技術(shù)實現(xiàn)和設(shè)計程序常用的技術(shù)，在Windows和Linux系統(tǒng)中都有動態(tài)庫的概念，采用動態(tài)庫可以有效的減少程序大小，節(jié)省空間，提高效率，增加程序的可擴展性，便于模塊化管理。但不同操作系統(tǒng)的動態(tài)庫由于格式 不同，在需要不同操作系統(tǒng)調(diào)用時需要進行動態(tài)庫程序移植。本文分析和比較了兩種操作系統(tǒng)動態(tài)庫技術(shù)，并給出了將Visual C+編制的動態(tài)庫移植到Linux上的方法和經(jīng)驗。1、引言動態(tài)庫（Dynamic Link Library abbr，DLL）技術(shù)是程序設(shè)計中經(jīng)常采用的技術(shù)。其目的減少程序的大小，節(jié)省空間，提高效率，具有很高的靈活性。采用動態(tài)庫技術(shù)對于升級軟件版本更加容易。與靜態(tài)庫

11、（Static Link Library）不同，動態(tài)庫里面的函數(shù)不是執(zhí)行程序本身的一部分，而是根據(jù)執(zhí)行需要按需載入，其執(zhí)行代碼可以同時在多個程序中共享。在Windows和Linux操作系統(tǒng)中，都可采用這種方式進行軟件設(shè)計，但他們的調(diào)用方式以及程序編制方式不盡相同。本文首先分析了在這兩種操作系統(tǒng)中通常采用的動態(tài)庫調(diào)用方法以及程序編制方式，然后分析比較了這兩種方式的不同之處，最后根據(jù)實際移植程序經(jīng)驗，介紹了將VC+編制的Windows動態(tài)庫移植到Linux下的方法。2、動態(tài)庫技術(shù)2.1 Windows動態(tài)庫技術(shù)動態(tài)鏈接庫是實現(xiàn)Windows應用程序共享資源、節(jié)省內(nèi)存空間、提高使用效率的一個重要技術(shù)

12、手段。常見的動態(tài)庫包含外部函數(shù)和資源，也有一些動態(tài)庫只包含資源，如Windows字體資源文件，稱之為資源動態(tài)鏈接庫。通常動態(tài)庫以.dll，.drv、.fon等作為后綴。相應的windows靜態(tài)庫通常以.lib結(jié)尾，Windows自己就將一些主要的系統(tǒng)功能以動態(tài)庫模塊的形式實現(xiàn)。Windows動態(tài)庫在運行時被系統(tǒng)加載到進程的虛擬空間中，使用從調(diào)用進程的虛擬地址空間分配的內(nèi)存，成為調(diào)用進程的一部分。DLL也只能被該進程的線程所訪問。DLL的句柄可以被調(diào)用進程使用；調(diào)用進程的句柄可以被DLL使用。DLL模塊中包含各種導出函數(shù)，用于向外界提供服務。DLL可以有自己的數(shù)據(jù)段，但沒有自己的堆棧，使用與調(diào)用

13、它的應用程序相同的堆棧模式；一個DLL在內(nèi)存中只有一個實例；DLL實現(xiàn)了代碼封裝性；DLL的編制與具體的編程語言及編譯器無關(guān)，可以通過DLL來實現(xiàn)混合語言編程。DLL函數(shù)中的代碼所創(chuàng)建的任何對象（包括變量）都歸調(diào)用它的線程或進程所有。根據(jù)調(diào)用方式的不同，對動態(tài)庫的調(diào)用可分為靜態(tài)調(diào)用方式和動態(tài)調(diào)用方式。(1)靜態(tài)調(diào)用，也稱為隱式調(diào)用，由編譯系統(tǒng)完成對DLL的加載和應用程序結(jié)束時DLL卸載的編碼（Windows系統(tǒng)負責對DLL調(diào)用次數(shù)的計數(shù)），調(diào)用方式簡單，能夠滿足通常的要求。通常采用的調(diào)用方式是把產(chǎn)生動態(tài)連接庫時產(chǎn)生的.LIB文件加入到應用程序的工程中，想使用DLL中的函數(shù)時，只須在源文件中聲明

14、一下。 LIB文件包含了每一個DLL導出函數(shù)的符號名和可選擇的標識號以及DLL文件名，不含有實際的代碼。Lib文件包含的信息進入到生成的應用程序中，被調(diào)用的DLL文件會在應用程序加載時同時加載在到內(nèi)存中。(2)動態(tài)調(diào)用，即顯式調(diào)用方式，是由編程者用API函數(shù)加載和卸載DLL來達到調(diào)用DLL的目的，比較復雜，但能更加有效地使用內(nèi)存，是編制大型應用程序時的重要方式。在Windows系統(tǒng)中，與動態(tài)庫調(diào)用有關(guān)的函數(shù)包括：LoadLibrary（或MFC 的AfxLoadLibrary），裝載動態(tài)庫。 GetProcAddress，獲取要引入的函數(shù)，將符號名或標識號轉(zhuǎn)換為DLL內(nèi)部地址。 FreeLib

15、rary（或MFC的AfxFreeLibrary），釋放動態(tài)鏈接庫。在windows中創(chuàng)建動態(tài)庫也非常方便和簡單。在Visual C+中，可以創(chuàng)建不用MFC而直接用C語言寫的DLL程序，也可以創(chuàng)建基于MFC類庫的DLL程序。每一個DLL必須有一個入口點，在VC+中，DllMain是一個缺省的入口函數(shù)。DllMain負責初始化(Initialization)和結(jié)束(Termination)工作。動態(tài)庫輸出函數(shù)也有兩種約定，分別是基于調(diào)用約定和名字修飾約定。DLL程序定義的函數(shù)分為內(nèi)部函數(shù)和導出函數(shù)，動態(tài)庫導出的函數(shù)供其它程序模塊調(diào)用。通?？梢杂邢旅鎺追N方法導出函數(shù)：采用模塊定義文件的EXPORT

16、部分指定要輸入的函數(shù)或者變量。 使用MFC提供的修飾符號_declspec(dllexport)。 以命令行方式，采用/EXPORT命令行輸出有關(guān)函數(shù)。在windows動態(tài)庫中，有時需要編寫模塊定義文件(.DEF)，它是用于描述DLL屬性的模塊語句組成的文本文件。2.2 Linux共享對象技術(shù)在Linux操作系統(tǒng)中，采用了很多共享對象技術(shù)（Shared Object），雖然它和Windows里的動態(tài)庫相對應，但它并不稱為動態(tài)庫。相應的共享對象文件以.so作為后綴，為了方便，在本文中，對該概念不進行專門區(qū)分。Linux系統(tǒng)的/lib以及標準圖形界面的/usr/X11R6/lib等目錄里面，就有許

17、多以so結(jié)尾的共享對象。同樣，在Linux下，也有靜態(tài)函數(shù)庫這種調(diào)用方式，相應的后綴以.a結(jié)束。Linux采用該共享對象技術(shù)以方便程序間共享，節(jié)省程序占有空間，增加程序的可擴展性和靈活性。Linux還可以通過LD-PRELOAD變量讓開發(fā)人員可以使用自己的程序庫中的模塊來替換系統(tǒng)模塊。同Windows系統(tǒng)一樣，在Linux中創(chuàng)建和使用動態(tài)庫是比較容易的事情，在編譯函數(shù)庫源程序時加上-shared選項即可，這樣所生成的執(zhí)行程序就是動態(tài)鏈接庫。通常這樣的程序以so為后綴，在Linux動態(tài)庫程序設(shè)計過程中，通常流程是編寫用戶的接口文件，通常是.h文件，編寫實際的函數(shù)文件，以.c或.cpp為后綴，再編

18、寫makefile文件。對于較小的動態(tài)庫程序可以不用如此，但這樣設(shè)計使程序更加合理。編譯生成動態(tài)連接庫后，進而可以在程序中進行調(diào)用。在Linux中，可以采用多種調(diào)用方式，同Windows的系統(tǒng)目錄(.system32等)一樣，可以將動態(tài)庫文件拷貝到/lib目錄或者在/lib目錄里面建立符號連接，以便所有用戶使用。下面介紹Linux調(diào)用動態(tài)庫經(jīng)常使用的函數(shù)，但在使用動態(tài)庫時，源程序必須包含dlfcn.h頭文件，該文件定義調(diào)用動態(tài)鏈接庫的函數(shù)的原型。(1)_打開動態(tài)鏈接庫：dlopen，函數(shù)原型void *dlopen (const char *filename, int flag); dlope

19、n用于打開指定名字(filename)的動態(tài)鏈接庫，并返回操作句柄。(2)取函數(shù)執(zhí)行地址：dlsym，函數(shù)原型為: void *dlsym(void *handle, char *symbol); dlsym根據(jù)動態(tài)鏈接庫操作句柄(handle)與符號(symbol)，返回符號對應的函數(shù)的執(zhí)行代碼地址。(3)關(guān)閉動態(tài)鏈接庫：dlclose，函數(shù)原型為: int dlclose (void *handle);dlclose用于關(guān)閉指定句柄的動態(tài)鏈接庫，只有當此動態(tài)鏈接庫的使用計數(shù)為0時,才會真正被系統(tǒng)卸載。(4)動態(tài)庫錯誤函數(shù)：dlerror，函數(shù)原型為: const char *dlerror

20、(void); 當動態(tài)鏈接庫操作函數(shù)執(zhí)行失敗時，dlerror可以返回出錯信息，返回值為NULL時表示操作函數(shù)執(zhí)行成功。在取到函數(shù)執(zhí)行地址后，就可以在動態(tài)庫的使用程序里面根據(jù)動態(tài)庫提供的函數(shù)接口聲明調(diào)用動態(tài)庫里面的函數(shù)。在編寫調(diào)用動態(tài)庫的程序的makefile文件時，需要加入編譯選項-rdynamic和-ldl。除了采用這種方式編寫和調(diào)用動態(tài)庫之外，Linux操作系統(tǒng)也提供了一種更為方便的動態(tài)庫調(diào)用方式，也方便了其它程序調(diào)用，這種方式與Windows系統(tǒng)的隱式鏈接類似。其動態(tài)庫命名方式為“l(fā)ib*.so.*”。在這個命名方式中，第一個*表示動態(tài)鏈接庫的庫名，第二個*通常表示該動態(tài)庫的版本號，也可以沒有版本號。在這種調(diào)用方式中，需要維護動態(tài)鏈接庫的配置文件/etc/ld.so.conf來讓動態(tài)鏈接庫為系統(tǒng)所使用，通常將動態(tài)鏈接庫所在目錄名追加到動態(tài)鏈接庫配置文件中。如具有X window窗口系統(tǒng)發(fā)行版該文件中都具有/usr/X11R6/lib，它指向X window窗口系統(tǒng)的動態(tài)鏈接庫所在目錄。為了使動態(tài)鏈接庫能為系統(tǒng)所共享，還需運行動態(tài)鏈接庫的管理命令./sbin/ldconfig。在編譯所引用的動態(tài)庫時，可以在gcc采用 ?l或-L選項或直接引用所需的動態(tài)鏈接庫方式進行編譯。在Linux里面，可以采用ldd命令來檢查程序依賴共享庫