面试 | Linux 下的动态链接库问题

在 Linux 开发时，我们经常会看到一些形如 xxx.so 的名称出现，其中 so 是 Shared Object 的缩写，即可以共享的目标文件，也就是我们所称为的动态链接库，和在 Windows 下大家玩 游戏 时遇到的 xxx.dll 错误中的文件是一个类型的。

面试中经常会问到以下问题：

库是写好的现有的，成熟的，可以复用的代码。现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库，不可能每个人的代码都从零开始，因此库的存在意义非同寻常。本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式，可以被 *** 作系统载入内存执行。

库有两种：

在一个程序的编译过程中，分为以下几个步骤： 预处理 ， 编译 ， 汇编 ， 链接 。本文中讨论的链接库就是针对最后一个步骤「链接」而言的。

动态库和静态库的区别

左图为静态链接库，右图为动态链接库

对于静态链接库而言在链接阶段，会将汇编生成的「目标文件.o」与引用到的库一起链接打包到可执行文件中。因此对应的链接方式称为静态链接：

静态链接可以理解为最后生成了一个「单文件免安装绿色版」的程序，优点在于移植的时候只需要移动这一个文件，缺点在于文件体积非常大，为了解决这样的问题，就有了动态链接库。动态链接库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行时才被载入。

动态库连接到系统空间，如果多个程序连接了同一个库，那么只需要一份，优点在于编译程序的时候不会将对应的库文件全部打包在生成的程序中，而是保留了到对应库的链接，缺点就是移植的时候如果只移动了对应的程序没有安装相关的库的话，就会看到类似以下喜闻乐见的结果了。

在 Linux 下一个动态库有y三个不同名字的文件组成：

当程序在内部列出所需要的链接库时，仅仅使用 soname。当你创建一个链接库时，使用 real name。安装一个新的链接库时，把它复制到一个DLL文件夹里，然后运行程序 ldconfig。ldconfig 检查存在的 real name 文件，并且创建指向它符号链接 soname 文件。可能大家比较常见到的有 libsodium 等。

有了上面关于库的一些基础知识之后，我们可以开始尝试创建一个动态库来供程序使用了。

比如我们有一个求最大值的函数 max(int a,int b,int c) ，放在文件 max.c 中文件内容如下：

可以通过：

将其编译为共享库，-fPIC是编译选项，PIC是 Position Independent Code 的缩写，表示要生成位置无关的代码，这是动态库需要的特性； -shared是链接选项，告诉 gcc 生成动态库而不是可执行文件。为了让用户知道我们的动态库中有哪些接口可用，我们需要编写对应的头文件，比如可以写一个 max.h ：

设置一个驱动函数来测试我们编写的动态库：

通过 gcc test.c -L. -lmax来生成 a.out，其中-lmax表示要链接 libmax.so，-L.表示搜索要链接的库文件时包含当前路径。

但是这样直接运行的话，会出现一个错误：

由于 Linux 是通过/etc/ld.so.cache文件搜寻要链接的动态库的，而 /etc/ld.so.cache 是 ldconfig 程序读取 /etc/ld.so.conf 文件生成的，本次使用的动态库 libmax.so 并不在对应的目录下，就会导致程序无法找到对应的动态链接库，这样我们的解决方法有二：

小结

​动态链接库是各个系统中的一个重要的组成部分且在 Linux 开发相关领域中尤为重要，也是一个面试的高频考点，除了动态链接库以外，还有以下相关知识也是高频考点，在面试前一定要准备好：

本文作者：Nova Kwok

linux动态链接和静态链接简析1.生成静态链接库gcc

-c

h.c

-o

h.oar

cqs

libh.a

h.o//ar是生成库的命令，cqs是参数,libh.a是生成的静态链接库须以lib开头，h是库名,a表示是静态链接库，h.o是刚才生成目标文件2.生成动态链接库

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gcc

-c

h.c

-o

h.o生成动态链接库用gcc来完成gcc

-shared

-WI

-o

libh.so

h.o//-shared

-WI是参数，libh.so是生成的静态链接库须以lib开头，h是库名,so表示是动态链接库，h.o是刚才生成目标文件3.将生成的libh.a，libh.so拷贝到/usr/lib或/lib下4.编译带静态链接库的程序gcc

-c

test.c

-o

test.ogcc

test.o

-o

test

-WI

-Bstatic

-lh//-WI

-Bstatic表示链接静态库，-lh中-l表示链接，h是库名即/usr/lib下的libh.a5.编译带动态链接库的程序gcc

-c

test.c

-o

test.ogcc

test.o

-o

test

-WI

-Bdynamic

-lh//-WI

-Bdynamic表示链接动态库，-lh中-l表示链接，h是库名即/usr/lib下的libh.so6.运行./test得到结果

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7.其他知识有些库形如libh.so.1.0，1.0表示版本号.若要使用该库，通常要建立一个软连接，用ln

-s

libh.so.1.0

libh.so.系统不知道1.0为何意思。编译连接时同时要用动态和静态链接库，则用如下命令gcc

test.o

-o

test

-WI

-Bstatic

-lh1

-WI

-Bdynamic

-lh28.动态库和静态库的位置问题把动态库或者静态库放在/usr/lib或者/lib下，在链接的时候系统会自动到这两个目录下寻找。如果没有放在这两个目录下，则修改/etc/ld.so.conf文件，把目录写入该文件，然后ldconfig，就OK了。如果没有放在usr/lib或者/lib目录下，也不修改/etc/ld.so.conf文件，也可以在编译的时候加上

-L/路径

也可以。但是在执行的时候还是会提示找不到库的所在。

作者

llg521208

两者区别：a，静态库的使用需要：1包含一个对应的头文件告知编译器lib文件里面的具体内容2设置lib文件允许编译器去查找已经编译好的二进制代码b，动态库的使用：程序运行时需要加载动态库，对动态库有依赖性，需要手动加入动态库c，依赖性：静态链接表示静态性，在编译链接之后，lib库中需要的资源已经在可执行程序中了，也就是静态存在，没有依赖性了动态，就是实时性，在运行的时候载入需要的资源，那么必须在运行的时候提供需要的动态库，有依赖性，运行时候没有找到库就不能运行了d，区别：简单讲，静态库就是直接将需要的代码连接进可执行程序；动态库就是在需要调用其中的函数时，根据函数映射表找到该函数然后调入堆栈执行。做成静态库可执行文件本身比较大，但不必附带动态库做成动态库可执行文件本身比较小，但需要附带动态库链接静态库，编译的可执行文件比较大，当然可以用strip命令精简一下（如：striplibtest.a），但还是要比链接动态库的可执行文件大。程序运行时间速度稍微快一点。静态库是程序运行的时候已经调入内存，不管有没有调用，都会在内存里头。静态库在程序编译时会被连接到目标代码中，程序运行时将不再需要该静态库。其在编译程序时若链接,程序运行时会在系统指定的路径下搜索，然后导入内存，程序一般执行时间稍微长一点，但编译的可执行文件比较小；动态库是程序运行的时候需要调用的时候才装入内存，不需要的时候是不会装入内存的。动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入，因此在程序运行时还需要动态库存在。动态链接库的特点与优势首先让我们来看一下，把库函数推迟到程序运行时期载入的好处：1.可以实现进程之间的资源共享。什么概念呢？就是说，某个程序的在运行中要调用某个动态链接库函数的时候， *** 作系统首先会查看所有正在运行的程序，看在内存里是否已有此库函数的拷贝了。如果有，则让其共享那一个拷贝；只有没有才链接载入。这样的模式虽然会带来一些“动态链接”额外的开销，却大大的节省了系统的内存资源。C的标准库就是动态链接库，也就是说系统中所有运行的程序共享着同一个C标准库的代码段。2.将一些程序升级变得简单。用户只需要升级动态链接库，而无需重新编译链接其他原有的代码就可以完成整个程序的升级。Windows就是一个很好的例子。3.甚至可以真正坐到链接载入完全由程序员在程序代码中控制。程序员在编写程序的时候，可以明确的指明什么时候或者什么情况下，链接载入哪个动态链接库函数。你可以有一个相当大的软件，但每次运行的时候，由于不同的 *** 作需求，只有一小部分程序被载入内存。所有的函数本着“有需求才调入”的原则，于是大大节省了系统资源。比如现在的软件通常都能打开若干种不同类型的文件，这些读写 *** 作通常都用动态链接库来实现。在一次运行当中，一般只有一种类型的文件将会被打开。所以直到程序知道文件的类型以后再载入相应的读写函数，而不是一开始就将所有的读写函数都载入，然后才发觉在整个程序中根本没有用到它们。静态库：在编译的时候加载生成目标文件，在运行时不用加载库，在运行时对库没有依赖性。动态库：在目标文件运行时加载，手动加载，且对库有依赖性。具体在开发中用到哪种库，我觉得还是根据实际的内存大小，ROM大小，运行的速度等综合考虑。

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