Linux的動(dòng)態(tài)庫文件是以lib字樣開頭的.so文件，編譯鏈接動(dòng)態(tài)庫有兩個(gè)要點(diǎn)：一個(gè)是需要用-L選項(xiàng)指定動(dòng)態(tài)庫的搜索路徑，這個(gè)搜索路徑是需要連接的so文件的大致路徑，比如/usr/openssl/lib；另外還需要用-l（這個(gè)是小寫的L）選項(xiàng)指定動(dòng)態(tài)庫的名字，比如下面這條編譯命令：
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gcc -o hello hello.c -L/usr/openssl/lib -lcrypto
靜態(tài)庫
可以把它想象成是一些代碼的集合，在可執(zhí)行程序運(yùn)行前就已經(jīng)加到了代碼中，成為了執(zhí)行程序的一部分，一般是以.a為后綴的文件名，Windows下后綴為.lib。靜態(tài)庫的命名也分為三部分，1、前綴：lib，2、庫的名稱：隨意，如lisi，3、后綴：.a。
靜態(tài)庫優(yōu)缺點(diǎn)
上面簡單介紹了靜態(tài)庫，那它自然也會(huì)有優(yōu)缺點(diǎn)，這里來介紹下它的優(yōu)缺點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn)：1、在最后，函數(shù)庫是被打包到應(yīng)用程序中的，實(shí)現(xiàn)函數(shù)本地化、尋址方便、高效。2、程序在運(yùn)行的時(shí)候，與函數(shù)庫沒有關(guān)系，移植性更強(qiáng)。
缺點(diǎn)：1、消耗資源較大，每個(gè)進(jìn)程在使用靜態(tài)庫的時(shí)候，都要復(fù)制一份才可以，這也就造成了內(nèi)存的消耗。2、在程序更新、部署、發(fā)布的時(shí)候，使用靜態(tài)庫相對麻煩，如果一個(gè)靜態(tài)庫更新了，那它的應(yīng)用程序都需要重新編譯，再發(fā)送給用戶，有的時(shí)候可能只是一個(gè)小的改動(dòng)，但對于用戶來說，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)程序重新下載。
動(dòng)態(tài)庫
在程序編譯時(shí)不會(huì)被連接到目標(biāo)代碼中，在后期運(yùn)行時(shí)才會(huì)載入，不同的應(yīng)用程序如果調(diào)用相同的庫，內(nèi)存中只有一份共享庫的拷貝，也就避免了空間的浪費(fèi)問題。一般以.so作為文件后綴名，也分為三部分：1、前綴：lib，2、庫名稱：自定義，3、后綴：.so
動(dòng)態(tài)庫優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：1、節(jié)省內(nèi)存2、部署、升級(jí)相對方便，只需要更換動(dòng)態(tài)庫，再重新啟動(dòng)服務(wù)即可。
缺點(diǎn)：1、加載速度比靜態(tài)庫慢2、移植性較差，需要把所有用到的動(dòng)態(tài)庫進(jìn)行移植。
Linux 系統(tǒng)，也同樣面臨和Window一樣的問題，如何控制動(dòng)態(tài)庫的多個(gè)版本問題。Window之前沒有處理好，為此專門有個(gè)名詞來形容這個(gè)問題 “Dll hell”，其嚴(yán)重影響軟件的升級(jí)和維護(hù)。 Dll hell 是指windows 上動(dòng)態(tài)庫新版本覆蓋舊版本，但是卻不兼容老版本。常常發(fā)生在程序升級(jí)之后，動(dòng)態(tài)庫更新，原有程序運(yùn)行不起來；或者裝新軟件，但是已有的軟件運(yùn)行不起來。 同樣Linux操作系統(tǒng)，也有同樣的問題，那么它是怎么解決的呢？
Linux 為解決這個(gè)問題，引入了一套機(jī)制，如果遵守這個(gè)機(jī)制來做，就可以避免這個(gè)問題。 但是這只事一個(gè)約定，不是強(qiáng)制的。但是建議遵守這個(gè)約定，否則同樣也會(huì)出現(xiàn) Linux 版的Dll hell 問題。 下面來介紹一個(gè)這個(gè)機(jī)制。 這個(gè)機(jī)制是通過文件名，來控制dll （shared library） 的版本。
Linux 上的Dll ，叫shared library，其有三個(gè)名字，分別有不同的目的。
第一個(gè)是共享庫本身的文件名（real name），其通常包含版本號(hào)，常常是是這樣： libmath.so.1.1.1234 。 lib是Linux 上的庫的約定前綴，math 是共享庫名字，so 是共享庫的后綴名，1.1.1234的是共享庫的版本號(hào)，其主版本號(hào)+小版本號(hào)+build號(hào)。主版本號(hào)，代表當(dāng)前動(dòng)態(tài)庫的版本，如果動(dòng)態(tài)庫的接口有變化，那么這個(gè)版本號(hào)就要加1；后面的兩個(gè)版本號(hào)（小版本號(hào) 和 build 號(hào)）是告訴你詳細(xì)的信息，比如為一個(gè)hot-fix 而生成的一個(gè)版本，其小版本號(hào)加1，build號(hào)也應(yīng)有變化。 這個(gè)文件名包含共享庫的代碼。
第二個(gè)是動(dòng)態(tài)庫的soname（ Short for shared object name），其是應(yīng)用程序加載dll 時(shí)候，其尋找共享庫用的文件名。其格式為
lib + math+.so + ( major version number)
其只包含major version number，換句話說，也就是只要其接口沒有變，應(yīng)用程序都可以用，不管你其后minor build version or build version。
問題來了，程序運(yùn)行時(shí)怎么通過soname 找個(gè)real name？ Soname 存在哪里？如果與real name 關(guān)聯(lián)起來？什么時(shí)候存的？
這就是接下來要介紹的第三個(gè)共享庫的名字，link name，顧名思義，就是在編譯過程，link 階段用的文件名。 其將sonmae 和real name 關(guān)聯(lián)起來。
第三個(gè)名字，共享庫的連接名（link name），是專門為build 階段連接而用的名字。這個(gè)名字就是lib + math +.so ,比如libmath.so。其是不帶任何版本信息的。在共享庫編譯過程中，連接（link） 階段，編譯器將生成一個(gè)共享庫及real name，同時(shí)將共享庫的soname，寫在共享庫文件里的文件頭里面?？梢杂妹?readelf -d sharelibrary 去查看。
在 Linux 開發(fā)時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)看到一些形如 xxx.so 的名稱出現(xiàn)，其中 so 是 Shared Object 的縮寫，即可以共享的目標(biāo)文件，也就是我們所稱為的動(dòng)態(tài)鏈接庫，和在 Windows 下大家玩 游戲 時(shí)遇到的 xxx.dll 錯(cuò)誤中的文件是一個(gè)類型的。
面試中經(jīng)常會(huì)問到以下問題：
庫是寫好的現(xiàn)有的，成熟的，可以復(fù)用的代碼?，F(xiàn)實(shí)中每個(gè)程序都要依賴很多基礎(chǔ)的底層庫，不可能每個(gè)人的代碼都從零開始，因此庫的存在意義非同尋常。本質(zhì)上來說庫是一種可執(zhí)行代碼的二進(jìn)制形式，可以被操作系統(tǒng)載入內(nèi)存執(zhí)行。
庫有兩種：
在一個(gè)程序的編譯過程中，分為以下幾個(gè)步驟： 預(yù)處理 ， 編譯 ， 匯編 ， 鏈接 。本文中討論的鏈接庫就是針對最后一個(gè)步驟「鏈接」而言的。
動(dòng)態(tài)庫和靜態(tài)庫的區(qū)別
左圖為靜態(tài)鏈接庫，右圖為動(dòng)態(tài)鏈接庫
對于靜態(tài)鏈接庫而言在鏈接階段，會(huì)將匯編生成的「目標(biāo)文件.o」與引用到的庫一起鏈接打包到可執(zhí)行文件中。因此對應(yīng)的鏈接方式稱為靜態(tài)鏈接：
靜態(tài)鏈接可以理解為最后生成了一個(gè)「單文件免安裝綠色版」的程序，優(yōu)點(diǎn)在于移植的時(shí)候只需要移動(dòng)這一個(gè)文件，缺點(diǎn)在于文件體積非常大，為了解決這樣的問題，就有了動(dòng)態(tài)鏈接庫。動(dòng)態(tài)鏈接庫在程序編譯時(shí)并不會(huì)被連接到目標(biāo)代碼中，而是在程序運(yùn)行時(shí)才被載入。
動(dòng)態(tài)庫連接到系統(tǒng)空間，如果多個(gè)程序連接了同一個(gè)庫，那么只需要一份，優(yōu)點(diǎn)在于編譯程序的時(shí)候不會(huì)將對應(yīng)的庫文件全部打包在生成的程序中，而是保留了到對應(yīng)庫的鏈接，缺點(diǎn)就是移植的時(shí)候如果只移動(dòng)了對應(yīng)的程序沒有安裝相關(guān)的庫的話，就會(huì)看到類似以下喜聞樂見的結(jié)果了。
在 Linux 下一個(gè)動(dòng)態(tài)庫有y三個(gè)不同名字的文件組成：
當(dāng)程序在內(nèi)部列出所需要的鏈接庫時(shí)，僅僅使用 soname。當(dāng)你創(chuàng)建一個(gè)鏈接庫時(shí)，使用 real name。安裝一個(gè)新的鏈接庫時(shí)，把它復(fù)制到一個(gè)DLL文件夾里，然后運(yùn)行程序 ldconfig。ldconfig 檢查存在的 real name 文件，并且創(chuàng)建指向它符號(hào)鏈接 soname 文件?？赡艽蠹冶容^常見到的有 libsodium 等。
有了上面關(guān)于庫的一些基礎(chǔ)知識(shí)之后，我們可以開始嘗試創(chuàng)建一個(gè)動(dòng)態(tài)庫來供程序使用了。
比如我們有一個(gè)求最大值的函數(shù) max(int a,int b,int c) ，放在文件 max.c 中文件內(nèi)容如下：
可以通過：
將其編譯為共享庫，-fPIC是編譯選項(xiàng)，PIC是 Position Independent Code 的縮寫，表示要生成位置無關(guān)的代碼，這是動(dòng)態(tài)庫需要的特性； -shared是鏈接選項(xiàng)，告訴 gcc 生成動(dòng)態(tài)庫而不是可執(zhí)行文件。為了讓用戶知道我們的動(dòng)態(tài)庫中有哪些接口可用，我們需要編寫對應(yīng)的頭文件，比如可以寫一個(gè) max.h ：
設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)函數(shù)來測試我們編寫的動(dòng)態(tài)庫：
通過 gcc test.c -L. -lmax來生成 a.out，其中-lmax表示要鏈接 libmax.so，-L.表示搜索要鏈接的庫文件時(shí)包含當(dāng)前路徑。
但是這樣直接運(yùn)行的話，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤：
由于 Linux 是通過/etc/ld.so.cache文件搜尋要鏈接的動(dòng)態(tài)庫的，而 /etc/ld.so.cache 是 ldconfig 程序讀取 /etc/ld.so.conf 文件生成的，本次使用的動(dòng)態(tài)庫 libmax.so 并不在對應(yīng)的目錄下，就會(huì)導(dǎo)致程序無法找到對應(yīng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫，這樣我們的解決方法有二：
小結(jié)
動(dòng)態(tài)鏈接庫是各個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分且在 Linux 開發(fā)相關(guān)領(lǐng)域中尤為重要，也是一個(gè)面試的高頻考點(diǎn)，除了動(dòng)態(tài)鏈接庫以外，還有以下相關(guān)知識(shí)也是高頻考點(diǎn)，在面試前一定要準(zhǔn)備好：
本文作者：Nova Kwok
重慶分公司
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