lib库-动态链接库的制作和使用（Linux）

意义

在“纸上谈兵: 算法与数据结构”中，我在每一篇都会有一个C程序，用于实现算法和数据结构 (比如栈和相关的操作)。在同一个程序中，还有用于测试的main()函数，结构体定义，函数原型，typedef等等。

这样的做法非常不“环保”。算法的实际运用和算法的实现混在一起。如果我想要重复使用之前的源程序，必须进行许多改动，并且重新编译。最好的解决方案是实现模块化: 只保留纯粹的算法实现，分离头文件，并编译一个库(library)。每次需要使用库的时候(比如使用栈数据结构)，就在程序中include头文件，连接库。这样，不需要每次都改动源程序。

动态链接库格式

在这里介绍如何在UNIX环境中创建共享库 (shared library)。UNIX下，共享库以so为后缀(shared object)。共享库与Windows下的DLL类似，是在程序运行时动态连接。多个进程可以连接同一个共享库。

实现目标

实现将一个自己编写的Hello.c文件打包成libHello.so动态库，并通过gcc编译工具实现用一个test.c程序调用libHello.so和自定义头文件Hello.h的过程。

/*具体程序代码如下*/
//Hello.h文件
#include <stdio.h>
void printhello();

//Hello.c文件
#include <stdio.h>
void printhello()
{
  puts("Hello World!");
}

//test.c文件
#include “Hello.h”
int main()
{
 printhello();
 return 0;
}

具体操作过程

第一步：制作动态库

将文件Hello.c编译成一个动态库：libHello.so，执行命令如下：
$ gcc Hello.c -fPIC -shared -o libHello.so
-shared： 该选项指定生成动态连接库（让连接器生成T类型的导出符号表，有时候也生成弱连接W类型的导出符号），不用该标志外部程序无法连接，相当于一个可执行文件；

-fPIC：PIC指Position Independent Code，表示编译为位置独立的代码，不用此选项的话编译后的代码是位置相关的，所以动态载入时是通过代码拷贝的方式来满足不同进程的需要，而不能达到真正代码段共享的目的。

第二步：源文件#include

        编译上述程序，编译器需要知道.h文件位置：

对于#include "..."，编译器会在当前路径搜索.h文件。你也可以使用-I选项提供额外的搜索路径，比如-I/home/vamei/test。

对于#include <...>，编译器会在默认include搜索路径中寻找。

        编译器还需要知道我们用了哪个库文件，在gcc中：

使用-l选项说明库文件的名字。这里，我们将使用-lmystack (即libmystack库文件)。

使用-L选项说明库文件所在的路径。这里，我们使用-L. (即.路径)。

        如果没有提供-L选项，gcc将在默认库文件搜索路径中寻找。

        补：

        你可以使用下面的命令，来获知自己电脑上的include默认搜索路径:

        $`gcc -print-prog-name=cc1` -v

        获知库默认搜索路径:

        $gcc -print-search-dirs

第三步：正式编译

生成Hello.c文件的动态链接库libHello.so以后，直接在包含Hello.h和libHello.so文件夹底下运行如下gcc命令：
 $ gcc test.c -lHello -L. -I`pwd` -o test
  -L.：-L后跟连接库的路径，‘.’表示要连接的库在当前目录中；

  -I`pwd`：表示要连接的头文件在当前目录；//pwd命令，返回的是当前工作路径

  -lHello：编译器查找动态连接库时有隐含的命名规则，即在给出的名字前面加上lib，后面加上.so来确定库的名称（即：libHello.so）。

编译错误环境配置办法

执行命令“$ ldd test” 打印test可执行文件的动态库依赖关系，结果输出：
linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff16b8a000)
      libHello.so => not found
      libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fa55700c000)
      /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fa5573e4000)
其中，“libHello.so => not found”表明链接程序找不到libHello.so文件，这是因为链接程序只寻找固定目录（一般为/lib和/usr/lib），解决方法有两种：
方法一：把libHello.so拷贝到链接程序的搜索路径目录下（/lib或/usr/lib）。
方法二：设置环境变量LD_LIBRARY_PATH，增加当前路径到该变量中。
配置环境变量的方法为：
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:`pwd`
这里采用第一种解决方法，再次执行“$ ldd test”，此时显示：
linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff6c7d7000)
        libHello.so => /lib/libHello.so (0x00007f818dce3000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f818d923000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f818defd000)
libHello.so=>后有值，说明查找动态库成功。
执行“./test”命令，正确输出相应结果。

参考

c编译，调用动态连接库 (.so文件) - cdongyang - 博客园 (cnblogs.com)

linux下LD_LIBRARY_PATH介绍 - OpenSkill

Linux下软件库安装和路径配置的一些问题对话（和老王工程师对话交流）

补：.bashrc配置文件的作用（直观理解）

引入

你的 home 目录下藏着很多隐藏文件。如果你在运行 macOS 或者主流的 Linux 发行版的话，你就会在靠近隐藏文件列表的上方看见一个名为 .bashrc 的文件。那么什么是 .bashrc，编辑 .bashrc 又有什么用呢？

finder-find-bashrc

来源

如果你运行一个基于 Unix 或者类 Unix 的操作系统，bash 很有可能是作为默认终端被安装的。虽然存在很多不同的 shell，bash 却是最常见或许也是最主流的。如果你不明白那意味着什么，bash 是一个能解释你输入进终端程序的东西，并且基于你的输入来运行命令。它在一定程度上支持使用脚本来定制功能，这时候就要用到 .bashrc 了。

为了加载你的配置，bash 在每次启动时都会加载 .bashrc 文件的内容。每个用户的 home 目录都有这个 shell 脚本。它用来存储并加载你的终端配置和环境变量。

终端配置可以包含很多不同的东西。最常见的，.bashrc 文件包含用户想要用的别名。别名允许用户通过更短的名字或替代的名字来指向命令，对于经常在终端下工作的人来说这可是一个省时利器。

terminal-edit-bashrc-1

你可以在任何终端文本编辑器上编辑 .bashrc。在接下来的例子中我们将使用 nano。

（要使用 nano 来编辑 .bashrc）在终端中调用以下命令：
nano ~/.bashrc
如果你之前从没有编辑过 .bashrc 的话，你也许会发现它是空的。这没关系！如果不是的话，你可以随意在任一行添加你的配置。

你对 bashrc 所做的任何修改将在下一次启动终端时生效。如果你想立刻生效的话，运行下面的命令：
source ~/.bashrc
你可以添加到任何 .bashrc 的位置，随意使用命令（通过 #）来组织你的代码。

编辑 .bashrc 需要遵循 bash 脚本格式。如果你不知道如何用 bash 编写脚本的话，有很多在线资料可供查阅。这是一本相当全面的介绍指南，包含一些我们没能在这里提及的 bashrc 的方面。

相关：如何在 Linux 启动时以 root 权限运行 bash 脚本

有一些有用的小技巧能使你的终端体验将更高效，也更用户友好。

为什么我要编辑 bashrc

1.Bash 提示符

bash 提示符允许你自定义你的终端，并让它在你运行命令时显示提示。自定义的 bash 提示符着实能提高你在终端的工作效率。

看看这些即有用又有趣的 bash 提示符，你可以把它们添加到你的 .bashrc 里。

2.别名

terminal-edit-bashrc-3

别名允许你使用简写的代码来执行你想要的某种格式的某个命令。让我们用 ls 命令来举个例子吧。ls 命令默认显示你目录里的内容。这挺有用的，不过显示目录的更多信息，或者显示目录下的隐藏内容，往往更加有用。因此，有个常见的别名就是 ll，用来运行 ls -lha 或者其他类似的命令。这样就能显示文件的大部分信息，找出隐藏的文件，并能以“能被人类阅读”的单位显示文件大小，而不是用“块”作为单位。

你需要按照下面这样的格式书写别名：
alias ll = "ls -lha"
左边输入你想设置的别名，右边引号里是要执行的命令。你可以用这种方法来创建命令的短版本，防止出现常见的拼写错误，或者让一个命令总是带上你想要的参数来运行。你也可以用你喜欢的缩写来规避讨厌或容易忘记的语法。这是一些常见的别名的用法，你可以添加到你的 .bashrc 里。

3.函数

terminal-edit-bashrc-2

除了缩短命令名，你也可以用 bash 函数组合多个命令到一个操作。这些命令可以很复杂，但是它们大多遵循这种语法：
function_name () {
command_1
command_2
}
下面的命令组合了 mkdir 和 cd 命令。输入 md folder_name 可以在你的工作目录创建一个名为“folder_name”的目录并立刻导航进入。
md () {
mkdir -p $1
cd $1
}
如你所见，函数中的 $1 代表第一个参数，就是你在函数名后紧跟着输入的文本。

补：

不像某些自定义终端的方法，变动 bashrc 是非常直接且低风险的。即使你一不小心全搞砸了，你也可以随时删掉 bashrc 文件然后重新来一遍。试试看吧，你会惊叹于你提高的生产力的。

参考： 什么是 .bashrc，为什么要编辑 .bashrc？ | Linux 中国 - 知乎 (zhihu.com)