Linux下动态库相关知识

Linux 下有动态库和静态库，动态库以.so为扩展名，静态库以.a为扩展名。二者都使用广泛。本文主要讲动态库方面知识。

 

链接了冗余的库会怎样？

基本上每一个linux 程序都至少会有一个动态库，查看某个程序使用了那些动态库，使用ldd命令查看 

 这么多so，是的。使用ldd显示的so，并不是所有so都是需要使用的，下面举个例子：

main.cpp

使用缺省参数编译结果

 如果我链接一些so，但是程序并不用到这些so，又是什么情况呢？下面我加入链接压缩库，数学库，线程库

看看，虽然没有用到，但是一样有链接进来，那看看程序启动时候有没有去加载它们呢？

  看，有加载！！！

所以必定会影响进程启动速度，所以我们最后不要把无用的so编译进来，这里会有什么影响呢？

   大家知不知道linux从程序（program或对象）变成进程（process或进程），要经过哪些步骤呢，这里如果详细的说，估计要另开一篇文章。简单的说分三步：

    1、fork进程，在内核创建进程相关内核项，加载进程可执行文件；

    2、查找依赖的so，一一加载映射虚拟地址

    3、初始化程序变量。

  可以看到，第二步中dll依赖越多，进程启动越慢，并且发布程序的时候，这些链接但没有使用的so，同样要一起跟着发布，否则进程启动时候，会失败，找不到对应的so。所以我们不能像上面那样，把一些毫无意义的so链接进来，浪费资源。但是开发人员写makefile 一般有没有那么细心，图省事方便，那么有什么好的办法呢。继续看下去，下面会给你解决方法。

  先使用 ldd -u demo 查看不需要链接的so，看下面，一面了然，无用的so全部暴露出来了吧

 使用 -Wl,--as-needed 编译选项

 呵呵，办法很简单省事吧，本文主要讲so依赖的一些问题，下面将介绍so的路径方面一些不为人知的小秘密。

 

库路径不为人知的小秘密

 我们知道Linux链接so有两种途径：显示和隐式。所谓显示就是程序主动调用dlopen打开相关so;这里需要补充的是，如果使用显示链接，上篇文章讨论的那些问题都不存在。首先,dlopen的so使用ldd是查看不到的。其次，使用dlopen打开的so并不是在进程启动时候加载映射的，而是当进程运行到调用dlopen代码地方才加载该so，也就是说，如果每个进程显示链接a.so;但是如果发布该程序时候忘记附带发布该a.so,程序仍然能够正常启动，甚至如果运行逻辑没有触发运行到调用dlopen函数代码地方。该程序还能正常运行，即使没有a.so.

  既然显示加载这么多优点，那么为什么实际生产中很少码农使用它呢,主要原因还是起使用不是很方便，需要开发人员多写不少代码。所以不被大多数码农使用，还有一个重要原因应该是能提前发现错误，在部署的时候就能发现缺少哪些so，而不是等到实际上限运行的时候才发现缺东少西。

  下面举个工作中最常碰到的问题，来引申出本篇内容吧。

写一个最简单的so， tmp.cpp

编译=>链接=》运行,下面指令中的main.cpp请参见前文。

[stevenrao]$ g++ -fPIC -c tmp.cpp

[stevenrao]$ g++ -shared -o libtmp.so tmp.o

[stevenrao]$ mv libtmp.so /tmp/

[stevenrao]$ g++ -o demo -L/tmp -ltmp main.cpp

[stevenrao]$ ./demo

./demo: error while loading shared libraries: libtmp.so: cannot open shared object file: No such file or directory

[stevenrao]$ ldd demo

linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff7fdc1000)

        libtmp.so => not found

这个错误是最常见的错误了。运行程序的时候找不到依赖的so。一般人使用方法是修改LD_LIBRARY_PATH这个环境变量

export LD_LIBRARY_PATH=/tmp

[stevenrao]$ ./demo

test

 这样就OK了,不过这样export只对当前shell有效，当另开一个shell时候，又要重新设置。可以把export LD_LIBRARY_PATH=/tmp语句写到 ~/.bashrc中，这样就对当前用户有效了，写到/etc/bashrc中就对所有用户有效了。

   前面链接时候使用 -L/tmp/ -ltmp是一种设置相对路径方法，还有一种绝对路径链接方法。

[stevenrao]$ g++ -o demo  /tmp/libtmp.so main.cpp

[stevenrao]$ ./demo

  test

[stevenrao]$ ldd demo

        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff083ff000)

        /tmp/libtmp.so (0x00007f53ed30f000) 

 绝对路径虽然申请设置环境变量步骤，但是缺陷也是致命的，这个so必须放在绝对路径下，不能放到其他地方，这样给部署带来很大麻烦。所以应该禁止使用绝对路径链接so。

   搜索路径分两种，一种是链接时候的搜索路径，一种是运行时期的搜索路径。像前面提到的 -L/tmp/是属于链接时期的搜索路径，即给ld程序提供的编译链接时候寻找动态库路径；而LD_LIBRARY_PATH则既属于链接期搜索路径，又属于运行时期的搜索路径。

   这里需要介绍链-rpath链接选项，它是指定运行时候都使用的搜索路径。聪明的同学马上就想到,运行时搜索路径，那它记录在哪儿呢。也像LD_LIBRARY_PATH那样，每部署一台机器就需要配一下吗。呵呵，不需要..,因为它已经被硬编码到可执行文件内部了。看看下面演示

1.   [stevenrao] $ g++ -o demo -L /tmp/ -ltmp main.cpp

2.   [stevenrao] $ ./demo

3.   ./demo: error while loading shared libraries: libtmp.so: cannot open shared object file: No such file or directory

4.   [stevenrao] $ g++ -o demo -Wl,-rpath /tmp/ -L/tmp/ -ltmp main.cpp

5.   [stevenrao] $ ./demo

6.   test

7.   [stevenrao] $ readelf -d demo

8.    

9.   Dynamic section at offset 0xc58 contains 26 entries:

10.    Tag        Type                         Name/Value

11.   0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libtmp.so]

12.   0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libstdc++.so.6]

13.   0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libm.so.6]

14.   0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libgcc_s.so.1]

15.   0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libc.so.6]

16.   0x000000000000000f (RPATH)              Library rpath: [/tmp/]

17.   0x000000000000001d (RUNPATH)            Library runpath: [/tmp/]

看是吧，编译到elf文件内部了，路径和程序深深的耦合到一起。

　　审核编辑：汤梓红