LINUX系統中動態鏈接庫的創建與使用

class="21616"> ;大家都知道，在 WINDOWS系統中有很多的動態鏈接庫(以.DLL為後綴的文件，DLL即Dynamic Link Library)。這種動態鏈接庫，和靜態函數庫不同，它裡面的函數並不是執行程序本身的一部分，而是根據執行程序需要按需裝入，同時其執行代碼可在多個執行程序間共享，節省了空間，提高了效率，具備很高的靈活性，得到越來越多程序員和用戶的青睐。那麼，在LINUX系統中有無這樣的函數庫呢？答案是肯定的，LINUX的動態鏈接庫不僅有，而且為數不少。在/lib目錄下，就有許多以.so作後綴的文件，這就是LINUX系統應用的動態鏈接庫，只不過與WINDOWS叫法不同，它叫so，即Shared Object，共享對象。(在LINUX下，靜態函數庫是以.a作後綴的) X-WINDOW作為LINUX下的標准圖形窗口界面，它本身就采用了很多的動態鏈接庫(在/usr/X11R6/lib目錄下)，以方便程序間的共享，節省占用空間。著名的APACHE網頁服務器，也采用了動態鏈接庫，以便擴充程序功能。你只需將PHP動態鏈接庫拷到其共享目錄，修改一下配置， APACHE就可以支持PHP網頁了。如果你願意，可以自己編寫動態鏈接庫，讓APACHE支持你自己定義的網頁格式。這就是動態鏈接的好處。
1、LINUX下動態鏈接庫的創建
在LINUX系統下，創建動態鏈接庫是件再簡單不過的事情。只要在編譯函數庫源程序時加上-shared選項即可，這樣所生成的執行程序即為動態鏈接庫。從某種意義上來說，動態鏈接庫也是一種執行程序。按一般規則，程序名應帶.so後綴。下面舉個例子說說。
我准備編寫兩個函數，一個用於查詢當前日期getdate，一個用於查詢當前時間gettime，並將這兩個函數存於動態鏈接庫my.so中。為此，需要做以下幾項工作。
1.1 編寫用戶接口文件datetime.h，內容如下(每行前面的數字為行號)：
----------------------------------------------------------------------;
1 /* datetime.h : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2001-06-28. */
2;
3 #ifndef __DATETIME_H
4;
5 #define __DATETIME_H
6;
7 /* 日期結構 */
8 typedef struct
9 {
10 int year;
11 int mon;
12 int day;
13 }DATETYPE;
14;
15 /* 時間結構 */
16 typedef struct
17 {
18 char hour;
19 char min;
20 char sec;
21 }TIMETYPE;
22;
23 /* 函數原型說明 */
24;
25 #ifdef SHARED
26 int (*getdate)(DATETYPE *d);
27 #else
28 int getdate(DATETYPE *d);
29 #endif
30;
31 #ifdef SHARED
32 int (*gettime)(TIMETYPE *t);
33 #else
34 int gettime(TIMETYPE *t);
35 #endif
36;
37 #endif
38;
----------------------------------------------------------------------;
這個用戶接口文件中，先定義了日期與時間結構，接著定義一下函數的原型。動態函數與靜態函數的原型說明不同的是，動態函數應使用(*函數名)的形式，以便引用其指針。若要引用文件中的動態函數說明，用戶應該定義一下SHARED宏，這樣才能使用。
1.2 編寫getdate.c，源程序如下：
----------------------------------------------------------------------;
1 /* getdate.c : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2001-06-28. */
2;
3 #include "time.h"
4 #include "datetime.h"
5;
6 int getdate(DATETYPE *d)
7 {
8 long ti;
9 struct tm *tm;
10;
11 time(&ti);
12 tm=localtime(&ti);
13 d->year=tm->tm_year+1900;
14 d->mon=tm->tm_mon+1;
15 d->day=tm->tm_mday;
16 }
17;
----------------------------------------------------------------------;
在getdate函數中，先調用time取得以秒計的系統時間，再用localtime函數轉換一下時間結構，最後調整得到正確的日期。
1.3 編寫gettime.c，源程序如下：
----------------------------------------------------------------------;
1 /* gettime.c : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2001-06-28. */
2;
3 #include "time.h"
4 #include "datetime.h"
5;
6 int gettime(TIMETYPE *t)
7 {
8 long ti;
9 struct tm *tm;
10
11 time(&ti);
12 tm=localtime(&ti);
13 t->hour=tm->tm_hour;
14 t->min=tm->tm_min;
15 t->sec=tm->tm_sec;
16 }
17;
----------------------------------------------------------------------;
gettime函數與getdate函數相仿，先用time函數取得以秒計的系統時間，再用localtime函數轉換一下時間結構，最後返回當前的時間(不需調整)。
1.4 編寫維護文件makefile-lib，內容如下：
----------------------------------------------------------------------;
1 # makefile-lib : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2001-06-28.
2;
3 all : my.so
4;
5 SRC = getdate.c gettime.c
6;
7 TGT = $(SRC:.c=.o)
8;
9 $(SRC) : datetime.h
10 @touch $@
11;
12 %.o : %.c
13 cc -c $?
14;
15 # 動態函數庫(my.so)生成
16 my.so : $(TGT)
17 cc -shared -o $@ $(TGT)
18;
----------------------------------------------------------------------;
編寫維護文件的目的，在於方便程序員維護程序，尤其是維護比較大的工程項目。一個素質良好的程序員應該學會熟練地編寫維護文件makefile。定義了文件間的依賴關系後，一旦源文件發生變化，僅需make一下，其目標文件維護代碼會自動執行，從而自動更新目標文件，減少了許多工作量。注意: 每行維護代碼必須以TAB(跳格鍵)開始，不是的話make時將出錯。
本維護文件第1行是注釋行，以#號開頭；文件第3行定義所有需要維護的函數庫；第5行定義相關源程序文件；第7行定義目標文件；第9-10行說明所有源程序依賴於datetime.h頭文件，並有相應維護代碼，即touch一下，更新一下源文件的時間；第12-13行定義.o文件依賴於相應的.c文件，並指定了維護代碼，即用cc編譯一下；第16-17行定義共享庫my.so依賴的目標文件，維護代碼中用-shared編譯選項，以生成動態鏈接庫 my.so。
1.5 運行make -f makefile-lib 命令
make運行後，動態鏈接庫my.so就產生了，我們就可以在程序中調用了。如果想讓系統所有用戶都可以使用，則應以root用戶登錄系統，將這個庫拷貝到/lib目錄下(命令：cp my.so /lib)，或者在/lib目錄下建個符號連接即可(命令：ln -s `pwd`/my.so /lib)。
2、LINUX下動態鏈接庫的使用
2.1 重要的dlfcn.h頭文件
LINUX下使用動態鏈接庫，源程序需要包含dlfcn.h頭文件，此文件定義了調用動態鏈接庫的函數的原型。下面詳細說明一下這些函數。
2.1.1 dlerror
原型為: const char *dlerror(void);
當動態鏈接庫操作函數執行失敗時，dlerror可以返回出錯信息，返回值為NULL時表示操作函數執行成功。
2.1.2 dlopen
原型為: void *dlopen (const char *filename, int flag);
dlopen用於打開指定名字(filename)的動態鏈接庫，並返回操作句柄。
filename: 如果名字不以/開頭，則非絕對路徑名，將按下列先後順序查找該文件。
(1) 用戶環境變量中的LD_LIBRARY值；
(2) 動態鏈接緩沖文件/etc/ld.so.cache
(3) 目錄/lib，/usr/lib
flag表示在什麼時候解決未定義的符號(調用)。取值有兩個:
1) RTLD_LAZY : 表明在動態鏈接庫的函數代碼執行時解決。
2) RTLD_NOW : 表明在dlopen返回前就解決所有未定義的符號，一旦未解決，dlopen將返回錯誤。
dlopen調用失敗時，將返回NULL值，否則返回的是操作句柄。
2.1.3 dlsym : 取函數執行地址
原型為: void *dlsym(void *handle, char *symbol);
dlsym根據動態鏈接庫操作句柄(handle)與符號(symbol)，返回符號對應的函數的執行代碼地址。由此地址，可以帶參數執行相應的函數。
如程序代碼: void (*add)(int x,int y); /* 說明一下要調用的動態函數add */
add=dlsym("xxx.so","add"); /* 打開xxx.so共享庫,取add函數地址 */
add(89,369); /* 帶兩個參數89和369調用add函數 */
2.1.4 dlclose : 關閉動態鏈接庫
原型為: int dlclose (void *handle);
dlclose用於關閉指定句柄的動態鏈接庫，只有當此動態鏈接庫的使用計數為0時,才會真正被系統卸載。
2.2 在程序中使用動態鏈接庫函數
2.2.1 程序范例
下面的程序裝載了動態鏈接庫my.so，並用getdate,gettime取得當前日期與時間後輸出。
----------------------------------------------------------------------;
1 /************************************/
2 /* 文件名稱: dy.c */
3 /* 功能描述: 動態鏈接庫應用示范程序 */
4 /* 程序編寫: 縱橫軟件制作中心雨亦奇 */
5 /* 編寫時間: 2001-06-28 */
6 /************************************/
7;
8 #include "stdio.h" /* 包含標准輸入輸出文件 */
9;
10 #include "dlfcn.h" /* 包含動態鏈接功能接口文件 */
11 #define SOFILE "./my.so" /* 指定動態鏈接庫名稱 */
12;
13 #define SHARED /* 定義宏,確認共享,以便引用動態函數 */
14 #include "datetime.h" /* 包含用戶接口文件 */
15;
16 main()
17 {
18 DATETYPE d;
19 TIMETYPE t;
20 void *dp;
21 char *error;
22;
23 puts("動態鏈接庫應用示范");
24;
25 dp=dlopen(SOFILE,RTLD_LAZY); /* 打開動態鏈接庫 */
26;
27