高級C/C++編譯技術之讀書筆記（四）之定位庫文件

                                                                                    

　　最近有幸閱讀了《高級C/C++編譯技術》深受啓發，該書深刻淺出地講解了構建過程（編譯、連接）中的各類細節，從多個角度展現了程序與庫文件或代碼的集成方法，提出了面向代碼複用和系統集成的軟件架構設計方法，以及系統開發過程當中疑難問題的解決方案。
　　如下將回頭記錄下其中的關鍵要點，以便後面查閱。

本節思惟導圖

1. linux庫命名規則

（1）靜態庫：lib+<library name>. + a

（2）動態庫：lib+<<library name> + .so + <library version information>

（3）動態庫的版本信息

　　dynamic libaray version information = <M>.<m>.<p>

　　M:主版本號

　　m:次版本號

　　p:補丁(很小的代碼改動)版本號

（4）動態庫的soname

　　soname = lib+<libaray name>+.so+M

　　動態庫的soname一般由鏈接器嵌入二進制文件的專有ELF字段中，一般用特定的鏈接器選項，將表示庫soname的字符串傳遞給連接器

g++ -shared <list of object files> -Wl, -soname, libfoo.so.1 -o libfoo.so.1.0.0

注意：（1）-Wl選項告訴編譯器將後面的參數傳遞給連接器

　　　（2）凡是間接調用連接器時，咱們須要在連接器參數前追加「Wl,」

2. 構建過程當中庫文件定位規則

　　在Linux中用-L和-l選項來指定構建過程當中庫文件路徑

（1）將完整的庫文件路徑分紅兩個部分：目錄路徑和庫文件名

（2）將目錄路徑添加到-L鏈接器選項後面，並傳遞給連接器

（3）將庫文件名添加到-l參數後面，並傳遞給鏈接器

g++ main.o -L../sharedlib -lwokingdemo -o demo

在使用g++命令行一次性完整編譯連接兩個過程時，應在在連接器前添加-Wl,

g++ -Wall -fPIC main.cpp -Wl, -L../sharedlib -Wl, -lworkingdeno -o demo

3. 運行時動態庫文件定位規則

　　對於經驗不足的linux軟件工程師常常會遇到找到不動態庫的狀況而不知所措，主要是對如下內容不夠了解。

　　動態庫運行時搜索算法由一組規則約束，按照優先級從高到低列出

（1）預加載庫

　　毫無疑問，預加載庫應該擁有最高的搜索優先級，裝載器會首先加載這些庫，而後纔開始搜索其它庫，有兩種方法能夠指定預加載庫

a：經過設置LD_PRELOAD環境變量

export LD_PRELOAD=/home/fate/shareddir/libtest.so:$LD_PRELOAD

b：經過修改、etc/ld.so.preload文件

指定預加載庫並不符合標準的設計規範。相反，該方案僅用於特殊狀況，好比設計壓力測試、診斷已經對原始代碼的緊急補丁等

（2）rpath

　　rpath和runpath均可供咱們使用，可是runpath在運行時搜索優先級列表中賦予了更高的優先級，只有在runpath缺失的狀況下，rpath纔是linux裝載器剩餘的搜索路徑信息中具備最高優先級的。

　　但若是ELF二進制文件的runpath(DT_RUNPATH)字段是非空的，那麼rpath會被忽略

g++ -Wl, -R/home/fate/shared/ -ltestlibrary

　　或者，也能夠用LD_RUN_PATH環境變量來設置rpath

export LD_RUN_PATH=/home/fate/shared:$LD_RUN_PATH

（3）LD_LIBARAY_PATH

　　從庫搜索概念發展初期開始，開發人員就但願可使用一種臨時應急的有效機制來驗證它們的設計，經過特定的環境變量（LD_LIBRARY_PATH）就能解決咱們遇到的問題，當沒有rpath時，該路徑就是路徑搜索信息中優先級最高的

export LD_LIBRARY_PATH=/home/fate/shared/:$LD_LIBRARY_PATH

注意：該機制只應用於實驗目的，軟件產品的產品版本不該該依賴於這種機制

 （4）runpath

　　設置runpath的方法和設置rpath的方法很是類似，爲了傳遞-R或-rpath連接器選項，須要使用額外的--enable-new-dtags連接選項

g++ -Wl,-R/home/fate/shared/ -Wl, --enable-new-dtags -ltestlibrary

（5）ldconfig緩存

　　一種標準的代碼部署過程是基於運行linux的ldconfig工具，ldconfig會將指定的目錄路徑插入動態庫搜索列表中，該列表維護在文件/etc/ld.so.conf中。一樣地，系統會掃描新加入的目錄路徑，其結果是將發現的庫文件名添加到庫文件名列表中，該表維護在/etc/ld.so.cache文件中

4. 默認庫文件路徑

　　/lib和/usr/lib是linux操做系統保存動態庫的兩個默認路徑

5. 優先級方案小節

　　總的來講，優先級方案能夠概括爲如下兩種版本：

（1）若是指定了RUNPATH(即LD_RUNPATH字段非空)

　　a. LD_LIBRARY_PATH

　　b. runpath（LD_RUNPATH）

　　c. ld.so.cache

　　d. 默認路徑

（2）若是沒有指定runpath

　　a. 被加載庫的RPATh,而後是二進制文件的RPATH,直到可執行文件或者動態庫將這些庫所有加載完畢爲止

　　b. LD_LIBRAYR_PATH

　　c. ld.so.cache

　　d. 默認路徑

6.示例:動態庫的建立和函數調用

linux_so.h

#pragma once

#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif
void fun();
#ifdef __cplusplus
}
#endif

linux_so.c

#include "linux_so.h"

#include <iostream>
using namespace std;

void fun()
{
    cout << "print fun" << endl;
}

main.c

#include "stdio.h"

#include "linux_so.h"

int main()
{
    fun();
    return 0;
}

編譯、連接

g++ -Wall -g -o0 -fPIC -shared linux_so.c -o liblinux_so.so

　g++ -Wall -g -o0 -fPIC main.c -Wl,-L./ -Wl,-llinux_so -o out

  export LD_LIBRARY_PATH=/home/fate/sharedir/dlltest/:$LD_LIBRAYR_PATH

 輸出