Prayer

大家都知道，在WINDOWS系統(tǒng)中有很多的動態(tài)鏈接庫(以.DLL為后綴的文件，DLL即Dynamic Link Library)。這種動態(tài)鏈接庫，和靜態(tài)函數(shù)庫不同，它里面的函數(shù)并不是執(zhí)行程序本身的一部分，而是根據(jù)執(zhí)行程序需要按需裝入，同時其執(zhí)行代碼可在多個執(zhí)行程序間共享，節(jié)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睞。那么，在LINUX系統(tǒng)中有無這樣的函數(shù)庫呢？
答案是肯定的，LINUX的動態(tài)鏈接庫不僅有，而且為數(shù)不少。在/lib目錄下，就有許多以.so作后綴的文件，這就是LINUX系統(tǒng)應用的動態(tài)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(tài)函數(shù)庫是以.a作后綴的) X-WINDOW作為LINUX下的標準圖形窗口界面，它本身就采用了很多的動態(tài)鏈接庫(在/usr/X11R6/lib目錄下)，以方便程序間的共享，節(jié)省占用空間。著名的APACHE網(wǎng)頁服務器，也采用了動態(tài)鏈接庫，以便擴充程序功能。你只需將PHP動態(tài)鏈接庫拷到其共享目錄，修改一下配置，APACHE就可以支持PHP網(wǎng)頁了。如果你愿意，可以自己編寫動態(tài)鏈接庫，讓APACHE支持你自己定義的網(wǎng)頁格式。這就是動態(tài)鏈接的好處。
1、LINUX下動態(tài)鏈接庫的創(chuàng)建
在LINUX系統(tǒng)下，創(chuàng)建動態(tài)鏈接庫是件再簡單不過的事情。只要在編譯函數(shù)庫源程序時加上-shared選項即可，這樣所生成的執(zhí)行程序即為動態(tài)鏈接庫。從某種意義上來說，動態(tài)鏈接庫也是一種執(zhí)行程序。按一般規(guī)則，程序名應帶.so后綴。下面舉個例子說說。
我準備編寫兩個函數(shù)，一個用于查詢當前日期getdate，一個用于查詢當前時間gettime，并將這兩個函數(shù)存于動態(tài)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(nèi)容如下(每行前面的數(shù)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(shù)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(shù)的原型。動態(tài)函數(shù)與靜態(tài)函數(shù)的原型說明不同的是，動態(tài)函數(shù)應使用(*函數(shù)名)的形式，以便引用其指針。若要引用文件中的動態(tài)函數(shù)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(shù)中，先調(diào)用time取得以秒計的系統(tǒng)時間，再用localtime函數(shù)轉換一下時間結構，最后調(diào)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(shù)與getdate函數(shù)相仿，先用time函數(shù)取得以秒計的系統(tǒng)時間，再用localtime函數(shù)轉換一下時間結構，最后返回當前的時間(不需調(diào)整)。
1.4 編寫維護文件makefile-lib，內(nèi)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(tài)函數(shù)庫(my.so)生成
16 my.so : $(TGT)
17 cc -shared -o $@ $(TGT)
18 
---------------------------------------------------------------------- 
編寫維護文件的目的，在于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后，一旦源文件發(fā)生變化，僅需make一下，其目標文件維護代碼會自動執(zhí)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(shù)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于datetime.h頭文件，并有相應維護代碼，即touch一下，更新一下源文件的時間；第12-13行定義.o文件依賴于相應的.c文件，并指定了維護代碼，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(tài)鏈接庫my.so。
1.5 運行make -f makefile-lib 命令
make運行后，動態(tài)鏈接庫my.so就產(chǎn)生了，我們就可以在程序中調(diào)用了。如果想讓系統(tǒng)所有用戶都可以使用，則應以root用戶登錄系統(tǒng)，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(tài)鏈接庫的使用
2.1 重要的dlfcn.h頭文件
LINUX下使用動態(tài)鏈接庫，源程序需要包含dlfcn.h頭文件，此文件定義了調(diào)用動態(tài)鏈接庫的函數(shù)的原型。下面詳細說明一下這些函數(shù)。
2.1.1 dlerror
原型為: const char *dlerror(void);
當動態(tài)鏈接庫操作函數(shù)執(zhí)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(shù)執(zhí)行成功。
2.1.2 dlopen
原型為: void *dlopen (const char *filename, int flag);
dlopen用于打開指定名字(filename)的動態(tài)鏈接庫，并返回操作句柄。
filename: 如果名字不以/開頭，則非絕對路徑名，將按下列先后順序查找該文件。
(1) 用戶環(huán)境變量中的LD_LIBRARY值；
(2) 動態(tài)鏈接緩沖文件/etc/ld.so.cache
(3) 目錄/lib，/usr/lib
flag表示在什么時候解決未定義的符號(調(diào)用)。取值有兩個:
1) RTLD_LAZY : 表明在動態(tài)鏈接庫的函數(shù)代碼執(zhí)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(diào)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(shù)執(zhí)行地址
原型為: void *dlsym(void *handle, char *symbol);
dlsym根據(jù)動態(tài)鏈接庫操作句柄(handle)與符號(symbol)，返回符號對應的函數(shù)的執(zhí)行代碼地址。由此地址，可以帶參數(shù)執(zhí)行相應的函數(shù)。
如程序代碼: void (*add)(int x,int y); /* 說明一下要調(diào)用的動態(tài)函數(shù)add */
add=dlsym("xxx.so","add"); /* 打開xxx.so共享庫,取add函數(shù)地址 */
add(89,369); /* 帶兩個參數(shù)89和369調(diào)用add函數(shù) */
2.1.4 dlclose : 關閉動態(tài)鏈接庫
原型為: int dlclose (void *handle);
dlclose用于關閉指定句柄的動態(tài)鏈接庫，只有當此動態(tài)鏈接庫的使用計數(shù)為0時,才會真正被系統(tǒng)卸載。
2.2 在程序中使用動態(tài)鏈接庫函數(shù)
2.2.1 程序范例
下面的程序裝載了動態(tài)鏈接庫my.so，并用getdate,gettime取得當前日期與時間后輸出。
---------------------------------------------------------------------- 
1 /************************************/
2 /* 文件名稱: dy.c */
3 /* 功能描述: 動態(tài)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" /* 包含標準輸入輸出文件 */
9 
10 #include "dlfcn.h" /* 包含動態(tài)鏈接功能接口文件 */
11 #define SOFILE "./my.so" /* 指定動態(tài)鏈接庫名稱 */
12 
13 #define SHARED /* 定義宏,確認共享,以便引用動態(tài)函數(shù) */
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(tài)鏈接庫應用示范");
24 
25 dp=dlopen(SOFILE,RTLD_LAZY); /* 打開動態(tài)鏈接庫 */
26 
27 if (dp==NULL) /* 若打開失敗則退出 */
28 {
29 fputs(dlerror(),stderr);
30 exit(1);
31 }
32 
33 getdate=dlsym(dp,"getdate"); /* 定位取日期函數(shù) */
34 
35 error=dlerror(); /* 檢測錯誤 */
36 if (error) /* 若出錯則退出 */
37 {
38 fputs(error,stderr);
39 exit(1);
40 }
41 
42 getdate(&d); /* 調(diào)用此共享函數(shù) */
43 printf("當前日期: %04d-%02d-%02d\n",d.year,d.mon,d.day);
44 
45 gettime=dlsym(dp,"gettime"); /* 定位取時間函數(shù) */
46 
47 error=dlerror(); /* 檢測錯誤 */
48 if (error) /* 若出錯則退出 */
49 {
50 fputs(error,stderr);
51 exit(1);
52 }
53 
54 gettime(&t); /* 調(diào)用此共享函數(shù) */
55 printf("當前時間: %02d:%02d:%02d\n",t.hour,t.min,t.sec);
56 
57 dlclose(dp); /* 關閉共享庫 */
58 
59 exit(0); /* 成功返回 */
60 
61 } 
---------------------------------------------------------------------- 
程序說明:
第8行: 包含標準輸入輸出頭文件,因為程序中使用了printf,puts,fputs等標準輸入輸出函數(shù),需要讓編譯器根據(jù)頭文件中函數(shù)的原型,檢查一下語法;
第10-11行: 包含動態(tài)鏈接庫功能頭文件,并定義動態(tài)鏈接庫名稱;
第13-14行: 定義宏SHARED以便引用14行的頭文件datetime.h中的動態(tài)函數(shù)說明;
第25行: 用dlopen打開SOFILE共享庫,返回句柄dp;
第27-31行: 檢測dp是否為空,為空則顯示錯誤后退出;
第33行: 用dlsym取得getdate函數(shù)動態(tài)地址;
第35-40行: 如果dlerror返回值不為空,則dlsym執(zhí)行出錯,程序顯示錯誤后退出;
第42-43行: 執(zhí)行getdate調(diào)用,輸出當前日期;
第45行: 用dlsym取得gettime函數(shù)動態(tài)地址;
第47-52行: 如果dlerror返回值不為空,則dlsym執(zhí)行出錯,程序顯示錯誤后退出;
第54-55行: 執(zhí)行gettime調(diào)用,輸出當前時間;
第57行: 用dlclose關閉dp所指示的動態(tài)鏈接庫;
第59行: 程序退出,返回0值。
2.2.2 編寫維護文件
維護文件makefile內(nèi)容如下:
----------------------------------------------------------------------
1 # makefile : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2001-06-28.
2 
3 all : dy
4 
5 DYSRC = dy.c
6 
7 DYTGT = $(DYSRC:.c=.o)
8 
9 %.o : %.c
10 cc -c $?
11 
12 # 動態(tài)庫應用示范程序
13 dy : $(DYTGT)
14 cc -rdynamic -s -o $@ $(DYTGT) -ldl
15 
----------------------------------------------------------------------
維護文件說明:
第3行: 定義所有需要維護的模塊;
第5行: 定義源程序;
第7行: 定義目標文件;
第9-10行: 定義.o文件依賴于.c文件,維護代碼為“cc -c 變動的源文件名”;
第13-14行: 定義dy依賴于變量DYTGT指示的值,維護代碼中采用-rdynamic選項以指定輸出文件為動態(tài)鏈接的方式，選項-s指定刪除目標文件中的符號表,最后的選項-ldl則指示裝配程序ld需要裝載dl函數(shù)庫。
2.2.3 運行make命令
運行make后將產(chǎn)生執(zhí)行文件dy，運行后將產(chǎn)生如下類似信息：
動態(tài)鏈接庫應用示范
當前日期: 2001-06-28
當前時間: 10:06:21
當刪除my.so文件時,將出現(xiàn)以下信息:
動態(tài)鏈接庫應用示范
my.so: cannot open shared object file: 文件或目錄不存在
3、小結
LINUX創(chuàng)建與使用動態(tài)鏈接庫并不是一件難事。
編譯函數(shù)源程序時選用-shared選項即可創(chuàng)建動態(tài)鏈接庫，注意應以.so后綴命名，最好放到公用庫目錄(如/lib,/usr/lib等)下面，并要寫好用戶接口文件，以便其它用戶共享。
使用動態(tài)鏈接庫，源程序中要包含dlfcn.h頭文件，寫程序時注意dlopen等函數(shù)的正確調(diào)用，編譯時要采用-rdynamic選項與-ldl選項，以產(chǎn)生可調(diào)用動態(tài)鏈接庫的執(zhí)行代碼。
點擊這里下載源程序。