??最近在整理舊電腦時，發(fā)現(xiàn)了一些剛?cè)胄袝r的學(xué)習(xí)記錄，以及最早使用新浪博客 http://blog.sina.com.cn/zcshou 寫的一些文章。最近要重拾 Linux，所以把這些 Word 文檔重新排版轉(zhuǎn)到此博客上，一來復(fù)習(xí)一下，二來在 CSDN 上作個存檔！

至于新浪博客上的文章就留那里吧！話說新浪博客是不是塊倒閉了？還有一點(diǎn)，如果沒記錯，文章里使用的是 CentOS。

??注意，這些文章里的內(nèi)容多數(shù)可能來自網(wǎng)絡(luò)（當(dāng)初學(xué)習(xí)時翻看了各種網(wǎng)絡(luò)資料）但應(yīng)該不是原版抄襲（作為一名工科生，不動手實踐怎么能行！）。如果您發(fā)現(xiàn)其中內(nèi)容有侵權(quán)，請私信我，我將立刻處理！

ELF 文件規(guī)范

??ELF（Executable and Linking Format）是一個二進(jìn)制文件規(guī)范。用于定義不同類型的對象文件（Object files）中都放了什么東西、以及都以什么樣的格式去放這些東西。

??現(xiàn)在流行的二進(jìn)制可執(zhí)行文件格式 (Executable File Format)，主要是 Windows 下的 PE（Portable Executable）和 Linux 的 ELF（Executable and Linking Format）可執(zhí)行和鏈接格式)。他們都是 COFF（Common Object File Format）的變種。ARM 體系中采用的也是 ELF 文件格式。

??COFF 是在 Unix System V Release 3 時由 UNIX 系統(tǒng)實驗室（UNIX System Laboratories, USL）首先提出并且使用的文件規(guī)范，后來微軟公司基于 COFF 格式，制定了 PE 格式標(biāo)準(zhǔn)，并將其用于當(dāng)時的 Windows NT 系統(tǒng)。在 System V Release 4 時，UNIX 系統(tǒng)實驗室在 COFF 的基礎(chǔ)上，開發(fā)和發(fā)布了 ELF 格式，作為應(yīng)用程序二進(jìn)制接口 （Application Binary Interface，ABI）。

??此后，工具接口標(biāo)準(zhǔn)委員會（Tool Interface Standard Committee，TISC）選擇了正在發(fā)展中的 ELF 標(biāo)準(zhǔn)作為工作在 32 位 INTEL 體系上不同操作系統(tǒng)之間可移植的二進(jìn)制文件格式?？梢詮倪@里 找到詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)文檔。如下圖：

TISC 共出過兩個版本（v1.1和 v1.2）的標(biāo)準(zhǔn)文檔。兩個版本內(nèi)容上差不多，但 v1.2 版本重新組織了原本在 v1.1 版本中的內(nèi)容。可讀性更高。兩個版本的目錄如下所示：

在 ELF 文件規(guī)范中，把系統(tǒng)中采用 ELF 格式的文件（規(guī)范中稱為對象文件（Object File））歸類為以下三種：

• 可重定位文件（Relocatable File ）： 這類文件包含代碼和數(shù)據(jù)，可用來連接成可執(zhí)行文件或共享對象文件（Object File），靜態(tài)鏈接庫歸為此類，對應(yīng)于 Linux 中的 .o ；Windows 的 .obj.
• 可執(zhí)行文件（Executable File ）： 這類文件包含了可以直接執(zhí)行的程序，它的代表就是 ELF 可執(zhí)行文件。Linux 下，他們一般沒有擴(kuò)展名，比如 /bin/bash；Windows 下的 .exe
• 共享對象文件（Object File）（Shared Object File ）： 這種文件包含代碼和數(shù)據(jù)，鏈接器可以使用這種文件跟其他可重定位文件的共享對象文件（Object File）鏈接，產(chǎn)生新的對象文件（Object File）。對應(yīng)于Linux 中的 .so，Windows 中的 DLL
  另外是動態(tài)鏈接器可以將幾個這種共享對象文件（Object File）與可執(zhí)行文件結(jié)合，作為進(jìn)程鏡像文件來運(yùn)行。

??在 Linux 系統(tǒng)中，還有一類文件，被稱為核心轉(zhuǎn)儲文件（Core Dump File） ，當(dāng)進(jìn)程意外終止，系統(tǒng)可以將該進(jìn)程地址空間的內(nèi)容及終止時的一些信息轉(zhuǎn)存到核心轉(zhuǎn)儲文件。 對應(yīng) Linux 下的 core dump。

庫文件

??為了避免一些重復(fù)性的工作并且便于編程，開發(fā)人員定義了一系列的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)以供調(diào)用，這些函數(shù)都放在相應(yīng)的庫中，而我們在進(jìn)行開發(fā)時直接使用這些標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。

??庫文件就是在系統(tǒng)層面對于 ELF 各種文件的稱呼。從本質(zhì)上來說就是一種可執(zhí)行代碼的二進(jìn)制格式，可以被載入內(nèi)存中執(zhí)行。庫分靜態(tài)庫和動態(tài)庫兩種。

靜態(tài)庫

??在編譯目標(biāo)程序時，所使用的靜態(tài)庫中的函數(shù)的所有數(shù)據(jù)都會被整合進(jìn)目標(biāo)代碼中，編譯出的目標(biāo)程序的執(zhí)行程序不需要外部的函數(shù)庫支持。linux 中靜態(tài)庫文件的擴(kuò)展名一般為 .a，a 就是 archive 的縮寫。其編寫步驟很簡單：

編寫函數(shù)代碼

編譯生成各目標(biāo)文件

用 ar 文件對目標(biāo)文件歸檔，生成靜態(tài)庫文件。注意：歸檔文件名必須以 lib 打頭。

使用要點(diǎn)：

在 gcc 的 -I 參數(shù)后加上靜態(tài)庫頭文件的路徑

在 gcc 的 -L 參數(shù)后加上庫文件所在目錄

在 gcc 的 -l 參數(shù)后加上庫文件名，但是要去掉 lib 和 .a 擴(kuò)展名。比如庫文件名是 libtest.a，那么參數(shù)就是 -ltest

靜態(tài)庫必須按照 lib[name].a 的規(guī)則命名

編寫最簡單的靜態(tài)庫文件

編寫如下兩個文件，注意放在同一目錄中

• myalib.h 文件的內(nèi)容void test();
• myalib.c 文件的內(nèi)容#inlcude <stdio.h> void test() {printf("test\n"); }

制作庫文件

生成目標(biāo)文件。執(zhí)行命令 gcc -c myalib.c，其中：-c 表示只編譯，不鏈接 myalib.c，執(zhí)行完后會生成一個 myalib.o 文件

用 ar 命令歸檔。格式為 ar -rc <生成的檔案文件名> <.o文件名列表>。歸檔文件名一定要以 lib 打頭及 .a 結(jié)尾。ar -rc libtest.a myalib.o，執(zhí)行完后會生成一個 libtest.a 文件

使用庫文件

編寫一個測試程序 main.c，內(nèi)容為 //main.c 測試靜態(tài)庫調(diào)用的程序#include "myalib.h" //要把函數(shù)的頭文件包含進(jìn)來，否則編譯時會報錯int main(int argc,char* argv[]){test();return 0; }

編譯目標(biāo)文件。注意要把靜態(tài)庫頭文件的路徑加到 -I 參數(shù)里面。gcc -I ~ -o main.o -c main.c。其中：-o 表示輸出文件 mian.o，-c 表示只編譯 main.c 不進(jìn)行鏈接?，F(xiàn)在生成了一個 main.o 文件。注意：～ 表示庫文件在當(dāng)前目錄下，根據(jù)自己目錄修改。

生成可執(zhí)行文件。注意要把靜態(tài)庫文件的路徑加到 -L 參數(shù)里面，把庫文件名（去掉打頭的 lib 和結(jié)尾的 .a ）加到 -l 參數(shù)后面。執(zhí)行命令 gcc -o main -L~ main.o -ltest 后會生成一個名為 main 的可執(zhí)行文件 注意：～ 表示庫文件在當(dāng)前目錄下，根據(jù)自己目錄修改。另外，注意 -l 參數(shù)好象應(yīng)該加到輸入文件名的后面，否則會報錯。

執(zhí)行可執(zhí)行文件 ./main 查看效果， 如下：

說明執(zhí)行成功。

動態(tài)庫

??動態(tài)庫也有的稱為共享庫。在編譯目標(biāo)程序的時候，其使用的動態(tài)函數(shù)庫不會被編譯進(jìn)目標(biāo)程序中，編譯生成的目標(biāo)程序執(zhí)行到相關(guān)函數(shù)時必須要調(diào)用所使用的動態(tài)庫中的對應(yīng)函數(shù)。在 linux 中，動態(tài)庫一般以 .so 結(jié)尾，so 就是 shared object 的縮寫。其基本生成步驟為：

編寫函數(shù)代碼

編譯生成動態(tài)庫文件，要加上 -shared 和 -fpic 選項 ，動態(tài)庫文件名以 lib 開頭， 以 .so 結(jié)尾。

使用方式分為兩種: 隱式調(diào)用和顯示調(diào)用

• 隱式調(diào)用：類似于靜態(tài)庫的使用，但需修改動態(tài)鏈接庫的配置文件 /etc/ld.so.conf;
• 顯示調(diào)用：則是在主程序里使用 dlopen、dlsym、dlerror、dlclose 等系統(tǒng)函數(shù)。

編寫最簡單的動態(tài)庫文件

編寫如下兩個文件，注意放在同一目錄中

myalib.h 文件的內(nèi)容void test();

myalib.c 文件的內(nèi)容#inlcude <stdio.h> void test() {printf("test\n"); }

使用命令：gcc -fpic -shared -o libtest.so myalib.c 編譯生成動態(tài)庫，庫文件名以 lib 開頭， 以 .so 結(jié)尾。此時就生成一個 libtest.so 文件

隱式調(diào)用

??隱式調(diào)用的含義是代碼里不出現(xiàn)庫文件名，使用方式和調(diào)用靜態(tài)庫的代碼是類似的。下面我們以一個示例來說明一下。

編寫測試文件//main.c 測試動態(tài)庫隱式調(diào)用的程序 #include "myalib.h" // 要把函數(shù)的頭文件包含進(jìn)來，否則編譯時會報錯 int main(int argc,char* argv[]) {test();return 0; }

使用命令：gcc -I ~ -o main.o -c main.c 編譯測試程序，與靜態(tài)庫類似，要把頭文件的路徑加到 -I 參數(shù)里面。現(xiàn)在生成了一個 main.o 文件

使用命令：gcc -o main -L~ main.o -ltest 連接生成測試程序。此時會生成了一個 main 文件

執(zhí)行測試程序 ./main。不出意外的話，應(yīng)該會報錯。這是由于 linux 查找動態(tài)庫的方式導(dǎo)致的。此時，可以使用命令：LD_LIBRARY_PATH=. ./mian 來運(yùn)行。

顯式調(diào)用

??顯式調(diào)用的含義是代碼出現(xiàn)庫文件名，用戶需要自己去打開和管理庫文件。注意以下兩點(diǎn):

需要包含 dlfcn.h 系統(tǒng)頭文件

用 dlopen 函數(shù)打開庫文件，并指定打開方式。

下面以示例來說明一下：

編寫測試文件#include <dlfcn.h> //用于動態(tài)庫管理的系統(tǒng)頭文件 #include "myalib.h" //要把函數(shù)的頭文件包含進(jìn)來，否則編譯時會報錯 int main(int argc，char *argv[]) {//聲明對應(yīng)的函數(shù)的函數(shù)指針void(pTest)();//加載動態(tài)庫void pdlHandle = dlopen("libtest.so"， RTLD_LAZY);//錯誤處理if (pdlHandle == NULL){printf("Failed load library\n");return -1;}char pszErr = dlerror();if (pszErr != NULL){printf("%s\n"， pszErr);return -1;}//獲取函數(shù)的地址pTest = dlsym(pdlHandle， "test");pszErr = dlerror();if (pszErr != NULL){printf("%s\n"， pszErr);dlclose(pdlHandle);return -1;}//實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用(pTest)();//程序結(jié)束時關(guān)閉動態(tài)庫dlclose(pdlHandle);return 0; }

使用命令 gcc -o main -ldl main.c 編譯測試文件。使用 -ldl 選項指明生成的對象模塊需要使用共享庫。執(zhí)行完后就生成了一個 main 文件.

執(zhí)行測試程序。執(zhí)行 ./main

參考

??這篇文章中的內(nèi)容，應(yīng)該參考了一篇百度博客。現(xiàn)在百度博客關(guān)閉了，無從查找作者。如果有知道的請私信我，謝謝！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux 之三 静态库及动态库的编写和使用的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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