庫的創建與使用

 當一段代碼在一個程序中被多次使用的時候，我們可以把他寫成函數來調用，當一類代碼被多個程序重複使用的時候，我們就可以將其組建成一個庫，來實現對這類代碼的重複使用。
在對庫進行修改的時候應該考慮其兼容性，也就是說，依賴於就的庫的軟件在將庫更新後，這個軟件還是可以使用的，不能因爲庫的更新導致軟件的運行失敗，否則的話，如果這個庫非常的重要，那後果將會是災難性的。那就意味着軟件要重寫。聽別人說，linux的libc5過渡到libc6的時候是多麼的麻煩，因爲以來libc5的軟件不能運行在libc6的庫上，導致許多軟件需要重新編譯甚至重寫。但是，這不能說，庫不能被修改，而是說，在對庫的修改和升級的時候要注意兼容。
對於庫的命名，這裏有些約定，但很簡單，首先，所有的庫都要以lib開頭，gcc就依賴於這個約定，當你使用-l這個選項的時候，就會被默認的加上lib這個字符串。還有，以.a結尾表示靜態庫，以.so結尾的表示是共享庫。另外還有就是編號的約定，一般格式爲：庫名.主版本號.次版本號.補丁級別號。對於編號的增加，約定是：若庫達到了不能和前一個版本兼容了，就要升級主版本號，如果僅是增加了新的功能，但有和以前的版本兼容的話，那就是升級次版本號，若只是修正錯誤，則只需要升級補丁的級別。還有一類很特殊的庫，他們以_p或者_g來結尾，通常，以_g結尾的庫是調試庫，編入了特殊的符號和功能，能夠增加採用這個庫的程序的調試能力，_p表示代碼剖析庫，他們包含的代碼和符號能夠進行復雜的代碼剖析和性能分析。記住，當你使用這些特殊的庫完成了程序的調試的時候，就要用，正常的庫重新將軟件進行編譯。

對庫的操作:nm, ar, ldd, ldconfig
    nm命令
        nm命令用來列出目標文件或者二進制文件所有的符號，他可以用來查看程序到底調用了什麼函數，還能用來查看，某一個庫中有沒有我們所需要的函數。
        nm [option(s)] [file(s)]
        當你不指定文件的時候，nm就會尋找但前目錄現有沒有a.out文件，若有，則會將該文件作爲要查看的文件，否則他會提示
            nm: 'a.out': No such file
        例如：
            #include <stdio.h>

            int i = 5;     
            char s;
            const C = '0';

            void fun(void)
            {
                    printf("hello");
            }
        gcc -c 1.c後將會生成一個1.o的文件。然後我們利用nm工具來查看。
            nm 1.o
            00000000 R C
            00000000 T fun
            00000000 D i  /*有一點不明白就是如果i被初始化爲0，則他顯示的是B，爲初始化的*/
                       U printf
            00000001 C s
        其中的大寫字母表示符號的種類，下表給出了他們的意思:
            A  The symbol’s value is absolute, and will not be changed by further linking.
            B  The symbol is in the uninitialized data section (known as BSS)
            C  The symbol is common
            D  The symbol is in the initialized data section.
            G  The symbol is in an initialized data section for small objects.
            I       The symbol is an indirect reference to another symbol
            N   The symbol is a debugging symbol
            R   The symbol is in a read only data section
            S   The symbol is  in  an  uninitialized  data  section  for  small objects
            T   The symbol is in the text (code) section
            U   The symbol is undefined.
            V   The  symbol  is  a  weak object.
            W   The  symbol  is  a  weak  symbol that has not been specifically tagged as a weak object symbol.
            -   The symbol is a stabs symbol in an a.out object file
        還有幾個比較常用的選項：
            -A  列出符號名的同時列出他來自那個文件。
            -a  列出所有符號，包括調試符號
            -l  列出對應的行號
            -n  根據符號的地址來排序，默認是按名稱來排的
            -u  只列出未定義的符號（同--undefined-only,反--defined-only）
    ar命令
        ar命令使用來建立或修改備份文件，或是從備份文件中抽取文件，當然，也可以把他用在庫的創建與修改上，他可以把多個文件按照一定的組織結構組成一個備份文件，而且所有的文件即使在備份文件中，仍然保存着其原來的權限與屬性。組成他的文件稱爲他的member。
        ar [emulation options] [-]{dmpqrstx}[abcfilNoPsSuvV] [member-name] [count] archive-file file...
            ar -M [<mri-script]
        常用的選項：
        d   從庫中刪除模塊
        m   在一個庫中移動成員
        p   顯示庫中指定的成員到標準輸出中。
        q   快速追加，增加模塊到庫的結尾處，並不見查是否替換
        r   在庫中插入模塊
        t   顯示庫的模塊的清單
        x   提取庫中的成員，若不指定，則提取所有的成員
        a   在庫中一個已存在的成員的後面添加一個文件
        b   在庫中一個已存在的成員的前面添加一個文件
        c   創建一個庫，不論庫是否已經存在
        f   在庫中截斷指定的名字
        i   類似b
        N   與count參數一起使用，在庫中，有多個相同文件名的時候，指定提取或輸出的個數。
        o   當提取成員時，保留成員的原始數據
        P   進行文件明匹配時使用全路徑名
        s   寫入一個目標文件索引到庫中或者更新一個存在的目標文件索引。
        S   不創建目標文件索引
        u   ？
        例如：我們有如下幾個程序：
        /*File 1.c*/
        #include "test.h"
        #include <stdio.h>

        void p1(void)
        {
                printf("We are in p1 function\n");
        }
        /*File 2.c*/
        #include "test.h"
        #include <stdio.h>
   
        void p2(void)
        {
                printf("We are in p2 function\n");
        }
        /*File test.h*/
        #ifndef _TEST_
        #define _TEST_

        void p1(void);
        void p2(void);

        #endif
        /*File 3.c*/
        #include "test.h"
        #include <stdio.h>

        int main(void)
        {
                printf("We are in main function\n");
                p1();
                p2();
                return 0;
        }
        他們之間的關係是：3.c掉用了1.c和2.c中的p1,p2函數，首先要編譯1.c 2.c：
        $gcc -c 1.c
        $gcc -c 2.c
        然後建立一個庫，將產生的1.o 2.o放到庫裏面去：
        $ar -rcs libtest.a 1.o 2.o
        這就行了，然後使用gcc編譯並連接3.c
        $gcc 3.c -static -L. -l test
        我們使用-static是爲了將libtest.a和他連接起來，執行：
        $./a.out
        We are in main function
        We are in p1 function
        We are in p2 function
        很明顯，程序發的運行結果說明了，我們已經使用libtest.a這個庫中的p1，p2函數。
    ldd命令
        將會列出爲使程序正常運行所需要的共享庫。
            ldd [options] file
            常用的選項，
                -d  執行重定位，並報告所有丟失的函數
                -r  執行對函數和數據對象的重定位，並報告丟失的任何函數或數據
    ldconfig命令：
        他是一個動態連接庫的管理命令，能使動態連接庫爲系統所共享，他的工作是，在默認搜索目錄也就是/lib和/usr/lib還有動態庫配置文件/etc/ld.so.conf內所記錄的目錄中，搜索動態連接庫，來創建動態裝入程序ld.so所需的連接和緩存文件（/etc/ld.so.cache(保存已排序的動態連接庫名)），程序連接時首先在cache中找，之後在到ld.so.conf找詳細的路徑。
    共享庫的編寫
        創建共享庫的辦法，和創建靜態庫的辦法有點不同，我們仍然拿上面的程序當作例子：
        1.編譯1.o 2.o，注意，這裏有不同的地方，再用gcc編譯是，要用上-fPIC的選項，這能產生無關的代碼，並能被加載到任何地址。
        $gcc -fPIC -c 1.c
        $gcc -fPIC -c 2.c
        2.用ar創建庫，注意，這個時候的文件名有所改變
        ar -rcs libtest.so 1.o 2.o
        3.使用gcc的-shared的選項和-soname選項，用-Wl選項把參數傳遞連接器ld，使用-l選項顯示的鏈接C庫，以保證得到所需的啓動（startup）代碼，從而避免程序在使用不同的，可能不兼容版本的C庫的系統上不能運行。
        $ gcc -g -shared -Wl,-soname,libtest.so -o libtest.so.1.0.0 1.o 2.o -lc
        之後會產生一個libtest.so.1.0.0文件，
        我們只是爲了測試並不想 把他安裝到系統上面，所以要爲其建立連接：（用於soname）
        $ ln -s libtest.so.1.0.0 libtest.so.1
        另一個是鏈接程序在使用-l test連接到libtest使用的：
        $ ln -s libtest.so.1.0.0 libtest.so
        爲了使用剛纔建立的共享庫，我們需要將libtest.so拷貝到/usr/lib的目錄下面：
        $cp libtest.so /usr/lib
        然夠編譯3.c：
        $gcc 3.c -l test
        $./a.out
        We are in main function
        We are in p1 function
        We are in p2 function  
        還有一種方法是把他的路徑放到/etc/ld.so.conf文件中，然後以root的身份運行一下ldconfig命令，要說的是，ldconfig在/sbin中。
    dl接口
        加載共享對象：
            void    *   dlopen  (const char *filename, int flag);
        他會以flag指定的模式加載filename指定的對象，若filename是NULL，則dlopen打開當前執行的文件，如果是一個絕對的路徑名，dlopen就會打開那個文件，如果僅僅是一個文件名，則dlopen會以下面給定的順序搜索下列目錄，查找文件$LD_ELF_LIBRARY_PATH:
            $LD_LIBRARY_PATH, /etc/ld.so.cache, /usr/lib/, /lib
        參數flag：
            RTLD_LAZY : 來自被加載的對象的符號在被調用時解析
            RTLD_NOW : 來自被加載的對象的所有符號在函數dlopen返回前解析
            如果他們的其中一個 ｜ RTDL_GLOBAL 就會導致導出所有的符號，就像他們被直接鏈接一樣；
        另外，當dlopen成功返回時，返回的是一個句柄，否則返回NULL；
        使用共享對象：
            void *dlsym(void *handle, const char *symbol);
        dlsym在handle中搜索symbol，失敗返回NULL；
    錯誤檢查
            char *dlerror(void);
        返回描述最近的發生錯誤的字符串，沒錯時返回NULL；
    卸載共享對象：
        int dlclose(void *handle);
    順便說一下，他們所在的頭文件是dlfcn.h
    例如：
        #include <stdio.h>
        #include <dlfcn.h>

        int main(void)
        {
                void * handle;
                void (*pfun)(void);
                char *err;
       
                printf("we are in function main\n");
                if (NULL == (handle = dlopen("./libtest.so",RTLD_NOW)))
                {
                        printf("Failed open libteat\n");
                        return 1;
                }
                dlerror();
                pfun = dlsym(handle,"p1");
                printf("%s\n",((err = dlerror()) == NULL) ? "get p1" : "err");
                (*pfun)();
                pfun = dlsym(handle,"p2");
                printf("%s\n",((err = dlerror()) == NULL) ? "get p2" : "err"); 
                (*pfun)();
                dlclose(handle);
                return 0;
        ｝
    將其保存爲4.c後：
    $gcc -Wall 4.c -l dl
    $./a.out
    we are in function main
    get p1
    We are in p1 function
    get p2
    We are in p2 function