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Linux操作系統(tǒng)是開源的，其特點之一就是支持共享庫的方式實現(xiàn)程序的動態(tài)鏈接。共享庫的實現(xiàn)在Linux操作系統(tǒng)中十分重要，它極大地促進了程序的開發(fā)、編譯和部署。本文將，從共享庫的定義、原理、優(yōu)缺點和應用等方面展開探究。
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一、共享庫的定義和原理
共享庫是指一類可以被多個程序共享使用的代碼庫，可以被程序動態(tài)鏈接調(diào)用。在Linux系統(tǒng)中，共享庫通常使用文件名以“.so”結(jié)尾的文件。共享庫的實現(xiàn)可以有效解決傳統(tǒng)的靜態(tài)鏈接庫方式存在的問題，即節(jié)省內(nèi)存空間，并且可以方便地升級和維護。
共享庫實現(xiàn)的原理是將需要共享的代碼打包成動態(tài)鏈接庫文件，并加載到內(nèi)存中，程序在運行時可以通過動態(tài)鏈接庫調(diào)用需要的函數(shù)。這種方式可以使得多個程序共用同一個庫，避免了重復代碼和浪費內(nèi)存的問題。
二、共享庫的優(yōu)缺點
與靜態(tài)鏈接庫相比，共享庫具有以下優(yōu)點：
1. 節(jié)省內(nèi)存空間：多個程序可以共用同一個庫，避免了重復代碼和浪費內(nèi)存的問題。
2. 程序升級方便：共享庫的實現(xiàn)可以方便對庫進行升級和維護，而不像靜態(tài)鏈接庫需要重新編譯整個程序。
3. 加快編譯速度：編譯時只需生成一個共享庫文件，而不是多個靜態(tài)鏈接庫文件，加快了編譯速度。
但共享庫也存在以下缺點：
1.性能問題：由于動態(tài)鏈接的原因，共享庫的性能一般不如靜態(tài)鏈接庫。
2.兼容問題：由于動態(tài)鏈接的文件版本問題，共享庫在不同版本的Linux操作系統(tǒng)中可能存在兼容性問題。
三、共享庫的應用
共享庫廣泛應用于Linux系統(tǒng)下的軟件開發(fā)和部署，包括：
1.開發(fā)工具：如GCC等開發(fā)工具本身就是使用共享庫的方式實現(xiàn)進而降低不必要的代碼冗余。
2.運行庫：像C運行庫、C++運行庫等各種運行庫都是使用共享庫的方式實現(xiàn)。
3.圖形界面庫：像GTK、QT等圖形界面庫都是使用共享庫的方式實現(xiàn)。
4.網(wǎng)絡庫：像OpenSSL、libcurl等網(wǎng)絡庫也都是使用共享庫的方式實現(xiàn)。
共享庫是Linux系統(tǒng)中十分重要的實現(xiàn)方式，它的應用廣泛，明顯提高了程序的開發(fā)效率和部署效率。以上我們從共享庫的定義、原理、優(yōu)缺點和應用等方面展開了深入探究Linux共享庫的實現(xiàn)奧秘。
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1，注釋掉 12行的CLOCKS_PER_SEC
2，你在open之察寬櫻前，單獨創(chuàng)建一個string對象，把文件巧巧名保存好；
string fullname = “/home/wangwenyu/c13.03/more” + filename + “.in” ;
然后再去調(diào)用敗叢 fout.open
*
運行 gcc/egcs
*
gcc/egcs 的主要選項
*
gdb
*
gdb 的常用命令
*
gdb 使用范例
*
其他程序/庫工具 (ar, objdump, nm, size, strings, strip, …)
* 創(chuàng)建和使用靜態(tài)庫
* 創(chuàng)建和使用共享庫
* 使用高級共享庫特性
1.7.1 運行 gcc/egcs
Linux 中最重要的軟件開發(fā)工具是 GCC。GCC 是 GNU 的 C 和 C++ 編譯器。實際上，GCC 能夠編譯三種語言：C、C++ 和 Object C（C 語言的一種面向?qū)ο髷U展）。利用 gcc 命令可同時編譯并連接 C 和 C++ 源程序。
#DEMO#: hello.c
如果你有兩個或少數(shù)幾個 C 源文件，也可以方便地利用 GCC 編譯、連接并生成可執(zhí)行文件。例如，假設攔陸爛你有兩個源文件 main.c 和 factorial.c 兩個源文件，現(xiàn)在要編譯生成一個計算階乘的程序。
清單 factorial.c
#include
#include
int factorial (int n)
{
if (n
#include
int factorial (int n);
int main (int argc, char **argv)
{
int n;
if (argc
void main (void)
{
cout
#include
static char buff ;
static char* string;
int main ()
{
printf (“Please input a string: “);
gets (string);
printf (“\nYour string is: %s\n”, string);
}
—
上面這個程序非常簡單，其目的是接受用戶的輸入，然后將用戶的輸入打印出來。該程序使用了
一個未經(jīng)過初始化的字符串地址 string，因此，編譯并運行之后，將出現(xiàn) Segment Fault 錯誤：
$ gcc -o test -g test.c
$ ./test
Please input a string: asfd
Segmentation fault (core dumped)
為了查找該程序中出現(xiàn)的問題，我們利用 gdb，并按如下的步驟進行：
1．運行 gdb bugging 命令，裝入 bugging 可執(zhí)行文件；
2．執(zhí)行裝入的 bugging 命令；
3．使用 where 命令查看程序出錯的地方；
4．利用 list 命令查看調(diào)用 gets 函數(shù)附近的代碼；
5．唯一能夠?qū)е?gets 函數(shù)出錯的因素就是變量 string。用 print 命令查看 string 的值；
6．在 gdb 中，我們可以直接修改變量的值，只要將 string 取一個合法的指針值就可以了，為
此，我們在第 11 行處設置斷點；
7．程序重新運行到第 11 行處停止，這時，我們可以用 set variable 命令修改 string 的取值；
8．然后繼續(xù)運行，將看到正確的程序運行結(jié)果。
#DEMO#
1.7.6 其他程序/庫工具
strip：
nm：
size：
string：
1.7.7 創(chuàng)建和使用靜態(tài)庫
創(chuàng)建一個靜態(tài)庫是相當簡單的。通常使用 ar 程序把一些目標文件（.o）組合在一起，成為一個單獨的庫，然后運行 ranlib，以給庫加入一些索引信息。
1.7.8 創(chuàng)建和使用共享庫
特殊的編譯和連接選項
-D_REENTRANT使得預處理器符號 _REENTRANT 被定義，這個符號激活一些宏特性。
-fPIC 選項產(chǎn)生位置獨立的代碼。由于庫是在運行的時候被調(diào)入，因此這個
選項是必需的，因為在編譯的時候，裝入內(nèi)存的地址還不知道。如果
不使用這個選項，庫文件可能不會正確運行。
-shared選項告訴編譯器產(chǎn)生共享庫代碼。
-Wl,-sonameWl 告訴編譯器將后面的參數(shù)傳遞到連接器。而 -soname 指定了
共享庫的 soname。
＃ 可以把庫文件拷貝到 /etc/ld.so.conf 中列舉出的任何目錄中，并以
root 身份運行 ldconfig；或者
＃ 運行 export LD_LIBRARY_PATH=’pwd’，它把當前路徑加到庫搜索路徑中去。
1.7.9 使用高級共享庫特性
1. ldd 工具
ldd 用來顯示執(zhí)行文件需要哪些共享庫, 共享庫裝載管理器在哪里找到了需要的共享庫.
2. soname
共享庫的一個非常重要的，也是非常難的概念是 soname——簡寫共享目標名（short for shared object name）。這是一個為共享庫（.so）文件而內(nèi)嵌在控制數(shù)據(jù)中的名字。如前面提到的，每一個程序都有一個需要使用的庫的清單。這個清單的內(nèi)容是一系列庫的 soname，如同 ldd 顯示的那樣，共享庫裝載器必須找到這個清單。
soname 的關鍵功能是它提供了兼容性的標準。當要升級系統(tǒng)中的一個庫時，并且新庫的 soname 和老的庫的 soname 一樣，用舊庫連接生成的程序，使用新的庫依然能正常運行。這個特性使得在 Linux 下，升級使用共享庫的程序和定位錯誤變得十分容易。
在 Linux 中，應用程序通過使用 soname，來指定所希望庫的版本。庫作者也可以通過保留或者改變 soname 來聲明，哪些版本是相互兼容的，這使得程序員擺脫了共享庫版本沖突問題的困擾。
查看/usr/local/lib 目錄，分析 MiniGUI 的共享庫文件之間的關系
3. 共享庫裝載器
當程序被調(diào)用的時候，Linux 共享庫裝載器（也被稱為動態(tài)連接器）也自動被調(diào)用。它的作用是保證程序所需要的所有適當版本的庫都被調(diào)入內(nèi)存。共享庫裝載器名字是 ld.so 或者是 ld-linux.so，這取決于 Linux libc 的版本，它必須使用一點外部交互，才能完成自己的工作。然而它接受在環(huán)境變量和配置文件中的配置信息。
文件 /etc/ld.so.conf 定義了標準系統(tǒng)庫的路徑。共享庫裝載器把它作為搜索路徑。為了改變這個設置，必須以 root 身份運行 ldconfig 工具。這將更新 /etc/ls.so.cache 文件，這個文件其實是裝載器內(nèi)部使用的文件之一。
可以使用許多環(huán)境變量控制共享庫裝載器的操作（表1-4+）。
表 1-4+ 共享庫裝載器環(huán)境變量
變量含義
LD_AOUT_LIBRARY_PATH除了不使用 a.out 二進制格式外，與 LD_LIBRARY_PATH 相同。
LD_AOUT_PRELOAD除了不使用 a.out 二進制格式外，與 LD_PRELOAD 相同。
LD_KEEPDIR 只適用于 a.out 庫；忽略由它們指定的目錄。
LD_LIBRARY_PATH將其他目錄加入庫搜索路徑。它的內(nèi)容應該是由冒號
分隔的目錄列表，與可執(zhí)行文件的 PATH 變量具有相同的格式。
如果調(diào)用設置用戶 ID 或者進程 ID 的程序，該變量被忽略。
LD_NOWARN 只適用于 a.out 庫；當改變版本號是，發(fā)出警告信息。
LD_PRELOAD 首先裝入用戶定義的庫，使得它們有機會覆蓋或者重新定義標準庫。
使用空格分開多個入口。對于設置用戶 ID 或者進程 ID 的程序，
只有被標記過的庫才被首先裝入。在 /etc/ld.so.perload 中指定
了全局版本號，該文件不遵守這個限制。
4. 使用 dlopen
另外一個強大的庫函數(shù)是 dlopen()。該函數(shù)將打開一個新庫，并把它裝入內(nèi)存。該函數(shù)主要用來加載庫中的符號，這些符號在編譯的時候是不知道的。比如 Apache Web 服務器利用這個函數(shù)在運行過程中加載模塊，這為它提供了額外的能力。一個配置文件控制了加載模塊的過程。這種機制使得在系統(tǒng)中添加或者刪除一個模塊時，都不需要重新編譯了。
可以在自己的程序中使用 dlopen()。dlopen() 在 dlfcn.h 中定義，并在 dl 庫中實現(xiàn)。它需要兩個參數(shù)：一個文件名和一個標志。文件名可以是我們學習過的庫中的 soname。標志指明是否立刻計算庫的依賴性。如果設置為 RTLD_NOW 的話，則立刻計算；如果設置的是 RTLD_LAZY，則在需要的時候才計算。另外，可以指定 RTLD_GLOBAL，它使得那些在以后才加載的庫可以獲得其中的符號。
linux的shell編程與用gcc實現(xiàn)c編程有什么不同？有什么優(yōu)點？
shell編程屬于腳本編程，腳本文件就是指令的，GCC是GNU編譯系統(tǒng)驅(qū)動程序。
Linux中的庫分兩種：靜態(tài)庫和共享庫。靜態(tài)庫以.a結(jié)尾，也叫歸檔文件（archive），類似于windows中的.lib文件，他的缺點是同時運行的多個程序使用同個函數(shù)庫函數(shù)時，內(nèi)存中會有多個該函數(shù)及該程序文件的副本，浪費了內(nèi)存。共享庫以.so結(jié)尾乎罩，類似于windows中的.Dll文件。
shell是對linux內(nèi)核歲逗鬧的一種封裝，提供了一些函數(shù)的接口，shell程序設計就是利用這些函數(shù)接口進行編程。
完全是兩個方向的應用?？偟膩碚f，不具備可比性。但實際要看應用環(huán)境。相對來說，shell 的程序還是以簡單的功能為主。大型的應用程序還是 C 語言指輪更合適。
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