Курсовая работа: Разработка статических и динамических библиотек на языке программирования С/C++ в операционных системах UNIX

Для начала стоит сказать, что объектный файл создаваемый нашим проверенным способом вовсе не подходит для динамических библиотек. Связано это с тем, что все объектные файлы создаваемые обычным образом не имеют представления о том в какие адреса памяти будет загружена использующая их программа. Несколько различных программ могут использовать одну библиотеку, и каждая из них располагается в различном адресном пространстве. Поэтому требуется, чтобы переходы в функциях библиотеки (операции goto на ассемблере) использовали не абсолютную адресацию, а относительную. То есть генерируемый компилятором код должен быть независимым от адресов, такая технология получила название PIC - Position Independent Code . В компиляторе gcc данная возможность включается ключом -fPIC .

Теперь компилирование наших файлов будет иметь вид:

olya:~# gcc -fPIC -c f1.c

olya:~# gcc -fPIC -c f2.c

Динамическая библиотека это уже не архивный файл, а настоящая загружаемая программа, поэтому созданием динамических библиотек занимается сам компилятор gcc . Для того, чтобы создать динамическую библиотеку надо использовать ключ -shared :

olya:~# gcc -shared -o libfsdyn.so f1.o f2.o

В результате получим динамическую библиотеку libfsdyn.so , которая по моей задумке будет динамической версией библиотеки libfs.a , что видно из названия :) Теперь, чтобы компилировать результирующий файл с использованием динамической библиотеки нам надо собрать файл командой:

olya:~# gcc -с main.с

olya:~# gcc main.o -L. -lfsdyn -o rezultdyn

Если теперь Вы сравните файлы, полученные при использовании статической и динамической библиотеки, то увидите, что их размеры отличаются. В данном случае файл созданный с динамической библиотекой занимает чуть больше места, но это лишь от того, что программа используемая нами совершенно примитивная и львиную долю там занимает специальный код для использования динамических возможностей. В реальных условиях, когда используются очень большие функции размер программы с использованием динамической библиотеки значительно меньше.

На этом фокусы не кончаются, если Вы сейчас попробуете запустить файл rezultdyn , то получите ошибку:

olya:~# ./rezultdyn

./rezultdyn: error in loading shared libraries: libfsdyn.so: cannot open

shared object file: No such file or directory

olya:~#

Это сообщение выдает динамический линковщик. Он просто не может найти файл нашей динамической библиотеки. Дело в том, что загрузчик ищет файлы динамических библиотек в известных ему директориях, а наша директория ему не известна. Но это мы чуть отложим, потому что это достаточно сложный вопрос.

А сейчас стоит поговорить еще об одном моменте использования библиотек. Мы специально динамическую библиотеку с названием fsdyn , чтобы она отличалась от названия статической библиотеки fs . Дело в том, что если у Вас две библиотеки статическая и динамическая с одинаковыми названиями, то есть libfs.a и libfs.so , то компилятор всегда будет использовать динамическую библиотеку.

Связано это с тем, что в ключе -l задается часть имени библиотеки, а префикс lib и окончание .a или .so приставляет сам компилятор. Так вот алгоритм работы компилятора таков, что если есть динамическая библиотека, то она используется по умолчанию. Статическая же библиотека используется когда компилятор не может обнаружить файл .so этой библиотеки. Во всей имеющейся у меня документации пишется, что если использовать ключ -static , то можно насильно заставить компилятор использовать статическую библиотеку. Отлично, попробуем...

olya:~# gcc -staticmain.o -L. -lfs -o rez1

Результирующий файл rez1 получается размером в 900 Кб. После применения программы stri p размер ее уменьшается до 200 Кб, но это же не сравнить с тем, что наша первая статическая компиляция давала программу размером 10 Кб. А связано это с тем, что любая программа написанная на C/C++ в Linux использует стандартную библиотеку "C" library , которая содержит в себе определения таких функций, как printf() , write() и всех остальных. Эта библиотека линкуется к файлу как динамическая, чтобы все программы написанные на C++ могли использовать единожды загруженные функции. Ну, а при указании ключа -static компилятор делает линковку libc статической, поэтому размер кода увеличивается на все 200 Кб.

3.4 Использование динамических библиотек

В прошлый раз мы с Вами обнаружили, что запуск программ, скомпилированных вместе с динамическими библиотеками, вызывает ошибку:

olya:~# ./rezultdyn

./rezultdyn: error in loading shared libraries: libfsdyn.so: cannot open

shared object file: No such file or directoryolya:/#

Это сообщение выдает загрузчик динамических библиотек(динамический линковщик - dynamic linker ), который в нашем случае не может обнаружить библиотеку libfsdyn.so . Для настройки динамического линковщика существует ряд программ.

Первая программа называется ldd . Она выдает на экран список динамических библиотек используемых в программе и их местоположение. В качестве параметра ей сообщается название обследуемой программы. Давайте попробуем использовать ее для нашей программы rezultdyn :

olya:~# ldd rezultdyn

libfsdyn.so => not found