Linux 如何创建共享库

库是一个文件，其中包含来自填充到单个文件中的各种目标文件的编译代码。它可能包含一组在特定上下文中使用的函数。例如，当要在程序中使用与线程相关的函数时，会使用“pthread”库。

从广义上讲，库（或程序库）可以有两种类型：

1. 共享库
2. 静态库

在本文中，我们将专门讨论共享库。

共享库

共享库是可以在运行时链接到任何程序的库。它们提供了一种使用可以加载到内存中任何位置的代码的方法。加载后，任何数量的程序都可以使用共享库代码。因此，通过这种方式，程序的大小（使用共享库）和内存占用可以保持在较低水平，因为许多代码以共享库的形式保持通用。

共享库为开发环境提供了模块化，因为可以更改、修改和重新编译库代码，而无需重新编译使用该库的应用程序。例如，对于 pthread 库代码的任何更改，都不需要对使用 pthread 共享库的程序进行更改。可以通过不同的名称访问共享库：

• 链接器使用的名称（'lib' 后跟库名称，后跟 '.so' 。例如 libpthread.so）
• 完全限定名称或 soname（'lib' 后跟库名称，后跟 '.so'，后跟 '.' 和版本号。例如：libpthread.so.1）
• 真实名称（'lib' 后接库名，后接 '.so'，后接 '.' 和版本号，后接 '.' 和次要编号，后接 '.' 和版本号. 版本号是可选的。例如，libpthread.so.1.1)

当代码中所做的更改使共享库与以前的版本不兼容时，共享库的版本号就会更改。例如，如果一个函数被完全删除，则需要一个新版本的库。

如果代码中的修改不会使共享库与正在使用的先前版本不兼容，则会更改次要编号。例如，一个小错误修复不会破坏现有共享库的兼容性，因此仅更改了次要编号，而版本保持不变。

在文件系统中的放置

文件系统中主要有三个标准位置可以放置库。

• /lib
• /usr/lib
• /usr/local/lib

我们将在这里使用文件系统层次标准（FHS）。根据 FHS 标准，所有在启动时加载并在根文件系统中运行的库都保存在 /lib 中。而系统内部使用的库存储在 /usr/lib 中。这些库并不打算由用户或 shell 脚本直接使用。还有第三个位置 /usr/local/lib（虽然它没有在最新版本的 FHS 中定义）。如果存在，它包含不属于标准分发的所有库。这些非标准库是您下载的库，可能有问题。

使用 ldconfig

创建共享库后，将共享库复制到您希望库所在的目录（例如 /usr/local/lib 或 /usr/lib）。现在，在此目录中运行 ldconfig 命令。

ldconfig 是做什么的？

您还记得我们之前讨论过，共享库的链接器名称是到完全限定的 soname 的符号链接，而完全限定的 soname 又是到真实名称的符号链接。好吧，这个命令完全一样。

当您运行 ELF 可执行文件时，默认情况下首先运行加载程序。加载程序本身是一个共享对象文件 /lib/ld-linux.so.X，其中“X”是版本号。这个加载器依次查找并加载我们程序所依赖的所有共享库。

加载程序为查找库而搜索的所有目录都存储在 /etc/ld.so.conf 中。搜索 /etc/ld.so.conf 文件中指定的所有目录可能很耗时，因此每次运行 ldconfig 命令时，它都会设置所需的符号链接，然后在文件 /etc/ld.so.cache 中创建缓存，其中写入可执行文件所需的所有信息。从缓存中读取信息非常耗时。这里的问题是每次添加或删除共享库时都需要运行 ldconfig 命令。所以在启动时程序使用 /etc/ld.so.cache 来加载它需要的库。

使用非标准库位置

使用非标准库位置时。可以执行以下三个步骤之一：

将路径添加到 /etc/ld.so.conf 文件。该文件包含加载程序在其中搜索库的所有目录的路径。该文件有时可能包含一行，例如：

include /etc/ld.so.conf.d/*.conf

在这种情况下，只需在同一目录中创建一个 conf 文件。您可以使用以下命令直接将目录添加到缓存：

ldconfig -n [non standard directory path containing shared library]

请注意，这是临时更改，系统重新启动后将丢失。更新环境变量 LD_LIBRARY_PATH 以指向包含共享库的目录。Loader 将使用此环境变量中提到的路径来解决依赖关系。

示例（如何创建共享库）

让我们举一个简单的实际例子来看看我们如何创建和使用共享库。以下是我们要放入共享库中的一段代码（shared.c）：

#include "shared.h"
unsigned int add(unsigned int a, unsigned int b)
{
    printf("\n Inside add()\n");
    return (a+b);
}

shared.h 看起来像：

#include<stdio.h> 
extern unsigned int add(unsigned int a, unsigned int b);

让我们首先将 shared.c 作为共享库。

1. 运行以下两条命令创建共享库：

gcc -c -Wall -Werror -fPIC shared.c 
gcc -shared -o libshared.so shared.o

第一个命令将代码 shared.c 编译为共享库所需的位置无关代码。
第二个命令实际上创建了一个名为“libshared.so”的共享库。

2. 下面是使用共享库函数'add()'的程序代码

#include<stdio.h>
#include"shared.h"
int main(void)
{
    unsigned int a = 1;
    unsigned int b = 2;
    unsigned int result = 0;

    result = add(a,b);

    printf("\n The result is [%u]\n",result);
    return 0;
}

3.接下来，运行以下命令：

gcc -L/home/himanshu/practice/ -Wall main.c -o main -lshared

该命令编译 main.c 代码并告诉 gcc 将代码与共享库 libshared.so 链接（通过使用标志 -l）并告诉共享文件的位置（通过使用标志 -L）。

4. 现在，使用以下命令导出保存新创建的共享库的路径：

export LD_LIBRARY_PATH=/home/himanshu/practice:$LD_LIBRARY_PATH

上述命令将路径导出到环境变量“LD_LIBRARY_PATH”。

5. 现在运行可执行文件'main'：

# ./main

Inside add()

The result is [3]

所以我们看到共享库被加载并且里面的 add 函数被执行了。