Compile. gcc 編譯 static link, dynamic link, dynamic load

Reference
PTT LinuxDev, 作者: cole945 (躂躂..) 看板: LinuxDev, 標題: [心得] 用gcc 自製Library, 時間: Sun Nov 5 04:15:45 2006

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Static Link

Compile 時將 library 加入程式碼，執行快但佔空間，code size 和 memory 使用都比較多

1. Compile source codes to generate object files (-c 編出 object 檔)

$ gcc -c file1.c file2.c file3.c

2. Create a static library named libmylib.a，把一堆 object 檔用 ar(archiver) 包裝集合起來，檔名以 .a 結尾

$ ar rcs libmylib.a file1.o file2.o file3.o

3. Using a Static Library to generate a executable files

   -L: the directory of the library. 可以指定多次 -LDIR)

   -l: the name of the library (注意 mylib 這個名稱的使用都不變)

$ gcc -o main main.c -L. -lmylib

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Dynamic Link

Compile 階段時不將 library 加入程式碼，執行程式的時後再將 library 載入程式碼，若有多個程式共用同一個 library，只需載一個 library 進 memory

1. Compile source code

$ gcc -c -fPIC file1.c file2.c file3.c

-fPIC 表示要編成 position-independent code，這樣不同 process 載入 shared library 時，library 的程式和資料才能放到記憶體不同位置。較通用於不同平台，但產生的 code 較大，而且編譯速度較慢

2. Create a shared library named libmylib.so

$ gcc -o libmylib.so.1.0.0 -shared -Wl,-soname,libmylib.so.1 file1.o file2.o file3.o

• so name：用來表示是一個特定 library 的名稱，像是 libmylib.so.1 。
  以 lib 開頭，接著是該 library 的名稱，然後是 .so，接著是版號，用來表名他的介面；如果介面改變時，就會增加版號來維護相容度。
  在 mac 上我遇到 ld: unknown option: -soname，須以 -install_name 取代 -soname。
  可以用 objdump 檢查 $ objdump -p libmylib.so | grep SONAME
• real name：是實際放有 library 程式的檔案名稱，即是 soname 後面再加上 minor 版號與 release 版號，像是 libmylib.so.1.0.0。一般來說版號的改變規則是，最尾碼的 release 版號用於程式內容的修正，介面完全沒有改變。中間的 minor 用於有新增加介面，但相舊介面沒改變，所以與舊版本相容。最前面的 version 版號用於原介面有移除或改變，與舊版不相容時
• linker name：是用於連結時的名稱，是不含版號的 so name ，如 libmylib.so。通常 linker name 與 real name 是用 ln 指到對應的 real name ，用來提供彈性與維護性

3. Create link

$ ln -s libmylib.so.1.0.0 libmylib.so
$ ln -s libmylib.so.1.0.0 libmylib.so.1

4. Using a Shared Library

$ gcc -o main main.c -L. -lmylib

• linker 會搜尋 libmylib.so 來進行連結，如果目錄下同時有 static 與 shared library 的話，會以 shared 為主。使用 -static 參數可以避免使用 shared 連結

• 可以用 ldd 看編譯出的執行檔與 shared 程式庫的相依性 (mac 上改用 otool -L)

$ otool -L a.out
a.out:
 libmylib.so.1 (compatibility version 0.0.0, current version 0.0.0)
 /usr/lib/libSystem.B.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1252.200.5)

5. Execute

$ ./main

libmylib.so.1 可以被建在其他 path，但為了能 dynamic load，該 path 即需要加入 LD_LIBRARY_PATH

$ LD_LIBRARY_PATH=/another_path ./main

Mac 上須改變的是 DYLD_LIBRARY_PATH

Remember to put libmylib.so into PATH, e.g. /usr/lib

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Dynamic Load

Compile 時不將 library 加入程式碼，執行程式時遇到函式才將 library 載入，用完後再 free 出空間，執行效果最慢。像 Windows 所用的 DLL ，在使用到時才載入，編譯連結時不需要相關的 library。動態載入庫常被用於像 plug-ins 的應用

1. Compile source code

$ gcc -c file1.c file2.c file3.c

2. Create a shared library named libmylib.so

$ gcc -o libmylib.so.1.0.0 -shared -Wl,-soname,libmylib.so.1 file1.o file2.o file3.o
$ ln -s libmylib.so.1.0.0 libmylib.so
$ ln -s libmylib.so.1.0.0 libmylib.so.1

Using a Shared Library- Use the dlopen to access the shared library

• #include <dlfcn.h>
• void *dlopen(const char *filename, int flag)
• char *dlerror(void)
• void *dlsym(void *handle, const char *symbol) 取得 symbol 指定的 symbol name 在 library 被載入的記憶體位址
• int dlclose(void *handle)

#include "dlfcn.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    void *handle;
    void (*f)();
    char *error;

    /* open the needed object */
    handle = dlopen("./libmylib.so", RTLD_LAZY);
    if (!handle) {
        /* get diagnostic information */
        fputs(dlerror(), stderr);
        exit(1);
    }

    /* find the address of function and data objects */
    f = dlsym(handle, "function1");
    if ((error = dlerror())!=NULL) {
        fprintf(stderr, "%s\n", error);
        exit(1);
    }

    /* excute function1 */
    f();

    /* close a dlopen object */
    dlclose(handle);
}

3. Compile. Since above function are implemented in the library libdl.a, we need to load this library

$ gcc dltest.c -ldl

• -ldl: load the library libdl.a
• 與 dynamic link 差別就在 compile 的時候不需要去 link so