(3) 静态链接和动态链接.
关于可执行文件格式,有许多好于的工具可以使用:window平台上查看PE格式的工具很多(比如PEJump等,百度google去吧),Linux上有个很好的工具是objdump,自己看帮助文件objdump还可以反汇编哦.
静态链接比较简单,其实就是将obj文件打包一下.先做个试验看看吧!
就使用上面用到的main1.c strtest.h strlen.c externvalue.c ,我们再家一个文件strcpy.c
#include "strtest.h"
void strcpy_lf(char *dest,const char *src)
{
while((*dest++ = *src++) != STREOF)
;
}
(我使用了stcpy_lf 这样的名字是区别于标准c库的,因为在gcc编译是默认链接标准库的,
会有名字冲突,你可以用-static 参数编译main2.c看看链接后的可执行文件大小)
main2.c
#include <stdio.h>
#include "strtest.h"
#define HELLO "Hello,world"
int main(int argc, char *argv[])
{
char str[16];
strcpy_lf(str,HELLO);
int len = strlen_lf(str);
printf("%s length is %d\n",str,len);
return 0;
}
(这回使用了标准输出的printf函数,检测一下上面两个函数是否正确)
编译三个c文件
gcc –c strlen.c strcpy.c externvalue.c
然后试试 gcc -o main2 main2.c
大概是下面的链接器错误信息,找不到引用的符号.
/tmp/ccUE4aQH.o(.text+0x29): In function `main':
: undefined reference to `strcpy_lf'
/tmp/ccUE4aQH.o(.text+0x38): In function `main':
: undefined reference to `strlen_lf'
/tmp/ccUE4aQH.o(.text+0x5e): In function `main':
: undefined reference to `externvalue'
collect2: ld returned 1 exit status
gcc -o main2 main2.c strlen.o strcpy.o externvalue.o
这回OK了!
运行结果如下:
./main2
Hello,world length is 11
externvalue =10
把上面的三个.o(obj)文件打包成静态库
ar rcs libstrtest.a strlen.o strcpy.o externvalue.o
gcc -c main2.c
使用静态链接库
gcc -o main2 main2.o ./libstrtest.a
对于静态链接,main2程序中用到的上面三个obj文件都被链接到main2程序中,成为一个整体.比如标准c库,系统中会有许多程序用到,也就是说有许多份标准库程序的拷贝,尤其是加载到内存中,会浪费大量的空间!
动态链接解决了这个问题!
动态链接库对于win32程序员来说太熟悉了.在Win32中操作系统的API(Linux下叫系统调用)都是由动态库承载的,包括一些系统资源文件也是动态库.动态库也是com组件的载体(dll,ocx),即使.net推广了N年后的今天,Win32的大多数核心功能还是dll和com提供的!未来会怎样?在可以预见的未来,动态库这种技术还会一直存在和发展.因为win32下的动态库是OS提供的统一标准,各种编程语言之间可以通过动态库互相访问(当然要统一函数调用规则和数据类型,com组件其实就是定义了一致的调用规则和元数据),因为动态库是动态链接加载的,所以只要输出的接口不变,可以修改动态库中实现,为只做比较大型的软件提供了封装模块的方法,而且动态库在OS中只被加载一次,可以多个执行程序共享,节省了空间.另外因为动态库中的数据和函数被映射的主程序的进程空间,可以很方便的互相访问(进程外com技术实现两个进程共享数据其实也是通过动态库作为桥梁实现的).不说了,总之win32下使用动态库似乎是必须掌握的技术.好在编写和使用都比较简单.
linux下的动态库和win32的机理大同小异,相比之下linux编写动态库更为简单,不用显示的export函数,也不需要DllMain. 在Linux下动态链接也是非常重要的,c标准库的提供.gcc默认链接标准c库的.可以试试看
编写testlibc.c
int main()
{
return 0;
}
就这样简单
gcc testlibc.c -o testlibc
然后用ldd看看testlibc需要的so ,下面是我电脑上的查看结果
ldd testlibc
libc.so.6 => /lib/tls/libc.so.6 (0x002a9000)
/lib/ld-linux.so.2 (0x0028f000)
libc.so.6 就是标准c库的动态库
ld-linux.so.2 是加载其他动态链接库的动态链接器(他本身也是个动态链接库在ELF的.interp节中指明)
可以用下面的命令看看
objdump -s testlibc |more
testlibc: file format elf32-i386
Contents of section .interp:
8048114 2f6c6962 2f6c642d 6c696e75 782e736f /lib/ld-linux.so
8048124 2e3200 .2.
好吧 先做个实验吧!
我们把上面的用到的几个c文件编译为动态链接库!
gcc -shared -fPIC -save-temps -o libstrtest.so externvalue.c strlen.c strcpy.c
gcc使用shared参数给链接器
-fPIC 要求生成与位置无关的代码(有兴趣的可以进一步研究,主要是因为动态库加载需要指定相应的内存映像地址信息,与位置无关则可以在任何地址加载)
然后编译main2.c
gcc –o main3 main2.c ./libstrtest.so
main3 和main2 两个文件运行结果相同
不同的是main3 运行需要libstrtest.so
ldd main3 看看!
这样的调用动态库属于隐式调用(win32上也一样)!还有一种是显式调用,就是在程序中通过库函数调用指定的动态库.在win32上使用下面三个API函数
LoadLibrary 装载动态库。
GetProcAddress 获取要引入的函数，将符号名或标识号转换为DLL内部地址。
FreeLibrary 释放动态链接库。
相对应的linux的函数为
dlopen
dlsym
dlclose
另外提供了dlerror 得到上面三个函数出错信息.
下面使用上面的libstrtest.so 修改main2.c 为main4.c
#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h> //操作动态库的头文件
#define HELLO "Hello,world"
int main(int argc, char *argv[])
{
int *pExternvalue;
int (*strlen_lf)(char *);
void (*strcpy_lf)(char *, const char *);
void *handle;
char *error;
handle = dlopen("./libstrtest.so",RTLD_LAZY);
if (!handle)
{
fprintf(stderr,"%s\n",dlerror());
return 1;
}
strlen_lf = dlsym(handle,"strlen_lf");
if((error = dlerror()) != NULL)
{
fprintf(stderr,"%s\n",error);
return 1;
}
strcpy_lf = dlsym(handle,"strcpy_lf");
if((error = dlerror()) != NULL)
{
fprintf(stderr,"%s\n",error);
return 1;
}
pExternvalue = dlsym(handle,"externvalue");
if((error = dlerror()) != NULL)
{
fprintf(stderr,"%s\n",error);
return 1;
}
char str[16];
strcpy_lf(str,HELLO);
int len = strlen_lf(str);
printf("%s length is %d\n",str,len);
printf("externvalue =%d\n",*pExternvalue);
if (dlclose(handle)<0)
{
fprintf(stderr,"%s\n",dlerror());
return 1;
}
return 0;
}
编译
gcc -o main4 main4.c –ldl
-ldl 表示链接dl的库
看上去非常简单!
显式调用 (动态调用)动态库非常有用! 在比较大型的软件设计中,可以根据用户配置用动态库实现的各种模块,缺少某个或某几个动态库依然能运行系统,只是缺少相应的功能模块而已!
另外如果在自己实现的脚本语言中调用动态库就有一定的难度(需要借助于汇编实现,参数返回值等的运行时传递,需要比较底层的技术),相对来说指定了调用规则和数据格式的com就比较容易(例如,微软的JS就可以有条件的调用com组件).
在linux上比较大的应用软件也是借助动态链接库实现功能模块的灵魂配置和加载.
