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第 4 章 使用 GCC 创建库

本章论述了创建库的步骤,并解释了 Linux 操作系统为库使用的必要概念。

4.1. 库命名惯例

库使用一个特殊的文件名惯例： 称为 foo 的库应该 作为文件 libfoo.so 或 libfoo.a 存在。本约定通过链接 GCC 的输入选项来自动理解,而不是由输出选项来理解：

  • 当与库连接时,该库只能使用名称 foo 指定,其 -l 选项为 -lfoo: 

    $ gcc ... -lfoo ...
  • 在创建库时,必须指定完整文件名称 libfoo.so 或 libfoo.a。

其它资源

4.2. soname 机制

动态载入的库（共享对象）使用名为 soname 的 机制 来管理库的多个兼容版本。

先决条件

问题简介

动态加载的库（共享对象）作为一个独立的可执行文件存在。这样便可在不更新依赖库的应用程序的情况下更新库。然而,这个概念会产生以下问题：

  • 库的实际版本的识别
  • 同一库的现有多个版本需要
  • 信号每个多个版本的 ABI 兼容性

soname 机制

要解决这个问题,Linux 使用名为 soname 的机制。

foo 库版本 X.Y 在版本号中与其他值相同的 X 版本兼容 ABI。保持兼容性的小变化会增加 Y。破坏兼容性的主要更改会增加 X 的值。

实际的 foo 库版本 X.Y 作为文件 libfoo.so.x.y。在库文件中,记录一个带有值为 libfoo.so.x 的 soname 来指示兼容性。

当构建应用程序时,链接器通过搜索文件 libfoo.so 来查找库。必须存在具有这个名称的符号链接,指向实际库文件。然后连接器从库文件中读取 soname,并将其记录到应用程序可执行文件中。最后,链接程序会创建应用程序,它使用 soname,而不是名称或文件名来声明对库的依赖。

当运行时动态链接程序在运行前链接应用程序时,它会从应用程序的可执行文件读取 soname。这个 soname 是 libfoo.so.x。必须存在具有这个名称的符号链接,指向实际库文件。无论版本的 Y 组件是什么,都允许加载库,因为 soname 不会改变。

注意

版本号的 Y 组件不仅限于一个数字。另外,有些库用它们的名称对版本进行编码。

从文件中读取 soname

显示库文件 somelibrary 的 soname 

$ objdump -p somelibrary | grep SONAME

将 somelibrary 替换为您要检查的库的实际文件名。

4.3. 使用 GCC 创建动态库

允许动态链接的库（共享对象）:

  • 通过代码重复使用来管理资源
  • 通过更轻松地更新库代码来提高安全性

按照以下步骤从源构建和安装动态库。

先决条件

流程

  1. 使用库源进入目录。

  2. 使用所需独立代码选项 -fPIC 将每个源文件编译到对象文件中： 

    $ gcc ... -c -fPIC some_file.c ...

    对象文件的文件名与原始源代码文件相同,但它的扩展是 .o。

  3. 从对象文件中链接共享库： 

    $ gcc -shared -o libfoo.so.x.y -Wl,-soname,libfoo.so.x some_file.o ...

    使用的主要版本号是 X,次版本号为 Y。

  4. 将 libfoo.so.x.y 文件复制到适当位置,系统动态链路器可以在其中找到该文件。在 Red Hat Enterprise Linux 中,库的目录为 /usr/lib64: 

    # cp libfoo.so.x.y /usr/lib64

    请注意,您需要 root 权限才能操作此目录中的文件。

  5. 为 soname 机制创建符号链接结构： 

    # ln -s libfoo.so.x.y libfoo.so.x
# ln -s libfoo.so.x libfoo.so

其它资源

4.4. 使用 GCC 和 ar 创建静态库

通过将对象文件转换为特殊类型的归档文件,可以创建用于静态链接的库。

注意

出于安全考虑,红帽不建议使用静态链接。只在需要时才使用静态链接，特别是红帽提供的库。详情请查看 第 3.2 节 “静态和动态链接”。

先决条件

流程

  1. 使用 GCC 创建中间对象文件。 

    $ gcc -c source_file.c ...

    如果需要,请附加更多源文件。生成的对象文件共享文件名,但使用 .o 文件名扩展。

  2. 使用 binutils 软件包中的 ar 工具将对象文件切换到静态库(Archive)。 

    $ ar rcs libfoo.a source_file.o ...

    文件 libfoo.a 已创建。

  3. 使用 nm 命令检查生成的归档： 

    $ nm libfoo.a
  4. 将静态库文件复制到适当的目录中。

  5. 当与库连接时, GCC 会自动从 .a 文件名扩展识别该程序库是静态链接的归档。 

    $ gcc ... -lfoo ...

其它资源

  • Linux 手册页, ar(1): 

    $ man ar