Aix上使用庫文件和編寫庫文件。
一直以來，被動態鏈接庫，靜態庫，靜態鏈接，動態鏈接，最近又聽到運行時鏈接弄得一塌糊涂。天下文章一大抄，知道的大家都知道，靜態鏈接是編譯時鏈接，生成的文件大，動態鏈接是運行時鏈接，生成的文件小。不知道的大家都不知道，或者大家都以為自己知道...有時windows，有時linux，有時Aix，有時gcc，有時g++，有時cc，有時xlc，有時.so，有時.a，有時.dll有時.lib有時.o，太多不一致，太多麻煩。
還有，因為工作的原因，經常在以Aix為工作環境，有的說.so是動態鏈接庫，.a是靜態鏈接庫，但在Aix上咋看咋不像。
這周末，我花了兩天時間研究Aix上的這些問題，用的是vac的xlc和ccs的ld，不能說現在有多了解，但至少不像以前那么糊涂了。現在做做總結。
一，鏈接文件和鏈接方式。
其實沒有將動態鏈接和動態鏈接方式仔細地想一想，是導致我原來混亂的主要原因。之所以想到這個問題，是在工作中要編寫一個庫a，那我要編譯a，然后要寫另一個庫b，b依賴于a，我又要編譯b，在這個過程中，我開始思考，我當初編譯a的時候是用的什么鏈接方式，我現在要用a了，那a又是什么？
于是我開始區分鏈接文件和鏈接方式，開始了以下實驗
1，使用庫文件libc.a，靜態鏈接成可執行程序 hello.c
- #include <stdio.h>
- int main() {
- printf("Hello, world!\n");
- }
#include <stdio.h>
int main() {
printf("Hello, world!\n");
}
運行
# xlc -o hello.o -c hello.c
生成目標文件hello.o
運行
ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc
想靜態鏈接hello.o和libc.a，并生成可執行文件hello_s。我這里沒有直接使用xlc來生成可執行文件，是想把其中每一步弄清楚，結果求知的代價就是大量的時間和無盡的搜索。-bnso是告訴ld靜態鏈接。（你還可以用xlc的-E和-S參數看hello.c的預處理文件和匯編文件，再用as來編譯匯編文件生成對象文件）
結果
ld: 0711-327 WARNING: Entry point not found: __start
ld: 0711-244 ERROR: No csects or exported symbols have been saved.
這里說沒有找到__start，這個__start看起來很像系統的一個子歷程。出現這個錯的原因是因為我們沒有在鏈接時加入這樣一個庫/usr/lib/crt0.o，如果你用xlc直接靜態鏈接，那么這個庫應該是xlc自己幫你加的（這個庫好像是線程初始化相關），你可以通過nm命令查看這個目標文件相關的symbol，里面是包含有__start的。于是我們再運行
ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o
結果報錯說一大堆符號找不到，
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .is_posix_tz
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .__icuinit
ld: 0711-345 Use the -bloadmap or -bnoquiet option to obtain more information.
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: __loadx
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: _system_TB_config
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: errno
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: .___bzero
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: smcr_timebase
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: .___memmove
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: .___memset
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: _system_configuration
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: disclaim
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: kwritev
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: kpwritev
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: kpwrite
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: kwrite
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: kopenx
...
ld提示可以用-bloadmap來查看具體的出錯信息，于是我運行
ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bloadmap:out.txt
并查看輸出文件，得到
...
ld: 0711-318 ERROR: Undefined symbols were found.
The following symbols are in error:
Symbol Inpndx TY CL Source-File(Object-File) OR Import-File{Shared-object}
RLD: Address Section Rld-type Referencing Symbol
----------------------------------------------------------------------------------------------
__loadx [262] ER DS (/usr/lib/libc.a[shr.o])
0006919c .data R_POS [1658] <__loadx>
_system_TB_config [792] ER UA (/usr/lib/libc.a[shr.o])
000691a8 .data R_POS [1664] <_system_TB_config>
errno [8] ER UA (/usr/lib/libc.a[shr.o])
00068e3c .data R_POS [1226]
...
這說明是libc.a中的shr.o中的定義的一些符號找不到，于是我們將這個shr.o解出來，運行
ar -x /usr/lib/libc.a shr.o
得到shr.o，然后
ldd shr.o
得到輸出
shr.o needs:
/unix
/usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
/usr/lib/libc.a(shr.o)
這個shr.o需要以上三個庫，libc.a我們已經包括了，那么哪里去找/unix這個庫？相比現在所找不到的符號應該都是系統調用吧。查看ld的手冊得知我們需要導入系統調用的符號表/lib/syscalls.exp
于是我們再運行
# ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp
結果還是報錯
# ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .open
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .openx
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .is_posix_tz
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .__icuinit
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .send
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .nrecvmsg
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .nrecvfrom
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .recvmsg
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .recvfrom
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .recv
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .nsendmsg
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .sendmsg
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .sendto
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .naccept
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .accept
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .thread_wait
ld: 0711-345 Use the -bloadmap or -bnoquiet option to obtain more information.
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: encrypted_pw_passlen
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: crypt_r
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: max_history_size
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: getpass_auto
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: max_pw_passlen
但現在只有少量符號找不到了，我查看/lib下還有哪些exp，但是沒有發現和加密解密相關，我又查看/lib/syscalls.exp的內容，發現里面也只是一些符號表，我懷疑是否可以自己創建一個符號表。結果網上的一篇資料證實了我的想法，于是我創建一個名為StaticLinkScript的文件，輸入：
#!
encrypted_pw_passlen
crypt_r
max_history_size
getpass_auto
max_pw_passlen
接著運行：
# ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
雖然有些警告，但是hello_s還是生出來了。運行
# ./hello_s
Hello, world!成功出現，然后再運行
# ls -l
看到這個文件近3M，僅僅一個printf語句，可以估計這個是靜態鏈接出來的文件了
-rw-r--r-- 1 root system 78 Nov 30 04:41 StaticLinkScript
-rw-r--r-- 1 root system 1812 Dec 02 07:52 crt0.syms
-rw-r--r-- 1 root system 64 Nov 29 09:39 hello.c
-rw-r--r-- 1 root system 1100 Dec 02 07:28 hello.o
-rwxr-xr-x 1 root system 2963741 Dec 02 08:28 hello_s
-rw-r--r-- 1 root system 36438 Dec 02 08:00 out.txt
-r-xr-xr-x 1 root system 5111233 Dec 02 08:03 shr.o
-rw-r--r-- 1 root system 657423 Nov 30 03:41 shr.syms
在運行
ldd hello_s
結果
hello_s needs:
/unix
這充分證明hello_s是靜態出鏈接出來的。好了，有了上面的經歷，后面就簡單了
2，使用庫文件libc.a，動態鏈接成可執行程序
我們去掉-bstatic選項，運行
# ld -o hello_d hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
生成可以成功運行的可執行文件hello_d，我們再 運行
# ldd hello_d
輸出
hello_d needs:
/usr/lib/libc.a(shr.o)
/unix
/usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
這說明hello_d是動態鏈接出來的。或者運行
# ls -l
得到
-rwxr-xr-x 1 root system 4402 Dec 02 08:37 hello_d
-rwxr-xr-x 1 root system 2963741 Dec 02 08:28 hello_s
這里我們得到一個結論，Aix上其實沒有動態鏈接庫和靜態鏈接庫的概念，只有共享對象的概念: shared object，即so，拿到一個.so，你可以將它靜態鏈接到某個可執行程序上去，也可將它靜態鏈接到某個可執行程序上去。
3，關于-bstatic選項和-nso選項
手冊上說，它只將它之后的共享對象以靜態鏈接的方式鏈接起來，所以，我們來看看以下結果
# ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o hello_s2 -lc -bstatic hello.o /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o hello_s3 hello.o -bstatic -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o hello_s4 -lc -bnso hello.o /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ls -l
-rwxr-xr-x 1 root system 4402 Dec 02 08:37 hello_d
-rwxr-xr-x 1 root system 2963741 Dec 02 08:28 hello_s
-rwxr-xr-x 1 root system 4402 Dec 02 08:38 hello_s2
-rwxr-xr-x 1 root system 2963741 Dec 02 08:39 hello_s3
-rwxr-xr-x 1 root system 2963741 Dec 02 09:13 hello_s4
這驗證了-bstatic并不是讓所有共享對象以靜態方式鏈接。同樣，我們知道了.so和.o文件的區別，.so可以動態或靜態鏈接到結果，而.o好像只能靜態鏈接到結果，或者說.o根本就不是共享文件，不能用上動態鏈接的概念，只能說被鏈接，那么這里的鏈接就只能是將.o文件的靜態鏈接了
另外，以上例子說明-bnso選項是對全局有效的。
4，編寫“靜態鏈接庫”，和使用“靜態鏈接庫”
按照我們第3步的分析，所謂的靜態鏈接庫可以認為就是.o文件，aix上又可以把文件打包成.a文件。難怪有人會說.a就是靜態鏈接庫
我們先寫源文件mylib.h和mylib.c
mylib.h
- void hello();
- mylib.c
- #include <stdio.h>
- int m1 = 1;
- char m2[10];
- char *m3 = "jjww";
-
- void hello(){
- int i = 0;
- char name[10];
- name[0] = 'l';
- name[1] = 'i';
- name[2] = 'u';
- name[3] = '\0';
-
- printf("success call from perl to c library: i=%d, name=%s, m3=%s\n", i, name, m3);
- }
void hello();
mylib.c
#include <stdio.h>
int m1 = 1;
char m2[10];
char *m3 = "jjww";
void hello(){
int i = 0;
char name[10];
name[0] = 'l';
name[1] = 'i';
name[2] = 'u';
name[3] = '\0';
printf("success call from perl to c library: i=%d, name=%s, m3=%s\n", i, name, m3);
}
運行
# xlc -o mylib.o -c mylib.c
得到mylib.o，打包成mylib.a，運行
ar -r mylib.a mylib.o
好了，所謂的“靜態鏈接庫”就出來了
編寫應用程序test_lib.c
- #include "mylib.h"
- int main() {
- hello();
- }
#include "mylib.h"
int main() {
hello();
}
運行
# xlc -o test_lib.o -c test_lib.c
得到對象文件test_lib.o
運行
# ld -o test_lib_s test_lib.o mylib.o -bnso /usr/lib/crt0.o -lc -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o test_lib_s2 test_lib.o mylib.a -bnso /usr/lib/crt0.o -lc -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o test_lib_d test_lib.o mylib.o /usr/lib/crt0.o -lc -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o test_lib_d2 test_lib.o mylib.a /usr/lib/crt0.o -lc -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# mv mylib.a libmylib.a
# ld -o test_lib_s3 test_lib.o -L"." -lmylib /usr/lib/crt0.o -lc -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ls -l
得到
-rwxr-xr-x 1 root system 4868 Dec 02 09:22 test_lib_d
-rwxr-xr-x 1 root system 4868 Dec 02 09:22 test_lib_d2
-rwxr-xr-x 1 root system 2964203 Dec 02 09:19 test_lib_s
-rwxr-xr-x 1 root system 2964203 Dec 02 09:19 test_lib_s2
-rwxr-xr-x 1 root system 4870 Dec 02 09:28 test_lib_s3
前兩個語句我是靜態鏈接成可執行程序，接下來的兩個采用動態鏈接，最后一個，我仿照libc.a生成了一個libmylib.a，想動態鏈接mylib.a，但是發現test_lib_s3比test_lib_d和test_lib_d2略大，而且
# ldd test_lib_s3
得到
test_lib_s3 needs:
/usr/lib/libc.a(shr.o)
/unix
/usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
依賴列表中沒有/libmylib.a，可以說明/libmylib.a還是被靜態鏈接的，就和其他的test_lib.o一樣
5，編寫共享對象.so，和使用.so
# xlc -o libmylib.so -qmkshrobj mylib.c
# xlc -o libmylib2.so -qmkshrobj -c mylib.c
生成共享對象libmylib.so，注意前者沒有-c而后者有，libmylib2.so被生成為一般的oject文件，雖然其后綴是.so,比如
# ldd libmylib.so
輸出
libmylib.so needs:
/usr/lib/libc.a(shr.o)
/unix
/usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
# ldd libmylib2.so
輸出
libmylib2.so needs:
除了大小和mylib.o一樣外，libmylib2.so同樣不依賴任何庫
運行
# ld -o test_lib_ss -lc libmylib.so test_lib.o -bnso /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o test_lib_dd -lc libmylib.so test_lib.o /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o test_lib_dd2 -lc -L"." libmylib.so test_lib.o /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ldd test_lib_dd
test_lib_dd needs:
/usr/lib/libc.a(shr.o)
Cannot find libmylib.so
/unix
/usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
# ldd test_lib_dd2
test_lib_dd2 needs:
/usr/lib/libc.a(shr.o)
./libmylib.so
/unix
/usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
test_lib_dd雖然成功生成，但是文件有問題，從ldd test_lib_dd2的結果看出，/libmylib.so是被動態鏈接了
參考資料
ld手冊
xlc手冊
http://linux.chinaitlab.com/c/769617_2.html
http://faq.csdn.net/read/201458.html
http://post.doit.wisc.edu/library/aix51/usr/share/man/info/en_US/a_doc_lib/libs/basetrf1/crypt.htm
http://blog.163.com/cn_prince/blog/static/638790120078289170781/
http://blog.solrex.cn/articles/the-true-story-of-hello-world.html