Linux API. Исчерпывающее руководство

Различную информацию, связанную со статическими и разделяемыми библиотеками, можно найти на справочных страницах ar(1), gcc(1), ld(1), ldconfig(8), ld.so(8), dlopen(3) и objdump(1), а также в документации info к командам ld и readelf. В книге [Drepper, 2004 (b)] освещается множество тонких нюансов написания разделяемых библиотек в Linux. Больше полезных сведений содержится в руководстве Program Library HOWTO Дэвида Уилера, доступном на сайте проекта LDP, www.tldp.org. Механизм разделяемых библиотек GNU во многом похож на аналогичную реализацию в операционной системе Solaris, поэтому вам стоит прочесть руководство по работе с компоновщиком и библиотеками (Linker and Libraries Guide) от компании Sun (доступном на docs.sun.com), в котором содержится дополнительная информация и примеры. [Levine, 2000] предоставляет введение в работу статических и динамических компоновщиков.

Информацию о GNU Libtool, инструменте, который скрывает от программиста детали реализации разделяемых библиотек, можно найти на www.gnu.org/software/libtool и в [Vaughan et al., 2000].

Документ Executable and Linking Format (формат исполняемых и компонуемых файлов), опубликованный комитетом Tools Interface Standards, содержит подробности о формате ELF; ознакомиться с ним можно на refspecs.freestandards.org/elf/elf.pdf. Множество полезных нюансов об этом формате можно также почерпнуть из [Lu, 1995].

41.15. Упражнение

41.1. Попробуйте скомпилировать программу с параметром — static и без него, чтобы увидеть разницу в размере исполняемых файлов, один из которых скомпонован с библиотекой языка C динамически, а другой — статически.

42. Продвинутые возможности разделяемых библиотек

Предыдущая глава была посвящена основным моментам, связанным с разделяемыми библиотеками. Теперь пришло время познакомиться с их продвинутыми возможностями, включая такие, как:

• динамическая загрузка разделяемых библиотек;

• управление видимостью символов, определенных в разделяемой библиотеке;

• использование компоновочных сценариев для создания версионных символов;

• применение функций инициализации и финализации для автоматического выполнения кода при загрузке и выгрузке библиотеки;

• предварительная загрузка разделяемой библиотеки;

• использование переменной LD_DEBUG для отслеживания работы динамического компоновщика.

42.1. Динамически загружаемые библиотеки

При запуске исполняемого файла динамический компоновщик загружает все разделяемые библиотеки, указанные в списке динамических зависимостей программы. Но иногда может понадобиться загрузить библиотеку чуть позже. Например, подключаемый модуль загружается, только когда нужен. Эта возможность предоставляется программным интерфейсом динамического компоновщика. Данный интерфейс обычно называют dlopen; изначально он был разработан для системы Solaris, но теперь большая его часть описана в стандарте SUSv3.

Интерфейс dlopen позволяет программе открыть разделяемую библиотеку во время выполнения, найти в ней функцию с подходящим именем и вызвать ее. Библиотеки, которые используются таким образом, обычно называют динамически загружаемыми; при этом они создаются точно так же, как и любые другие разделяемые библиотеки.

Основу dlopen составляют представленные ниже функции (все они входят в стандарт SUSv3):

• dlopen() — открывает разделяемую библиотеку и возвращает дескриптор, который можно использовать в последующих вызовах;

• dlsym() — ищет в библиотеке определенный символ (строку, содержащую имя функции или переменной) и возвращает его адрес;

• dlclose() — закрывает библиотеку, открытую ранее вызовом dlopen();

• dlerror() — возвращает строку с сообщением об ошибке и применяется после неудачного завершения одной из вышеописанных функций.

Реализация glibc также содержит целый ряд дополнительных функций; некоторые из них будут описаны ниже.

Чтобы собрать в Linux программу, использующую программный интерфейс dlopen, нужно указать параметр — ldl; это позволит скомпоновать ее с библиотекой libdl.

42.1.1. Открытие разделяемой библиотеки: dlopen()

Функция dlopen() загружает в виртуальное адресное пространство вызывающего процесса разделяемую библиотеку с именем libfilename и инкрементирует счетчик открытых ссылок на нее.

#include

void *dlopen(const char *libfilename, int flags);

Возвращает дескриптор библиотеки при успешном завершении или NULL при ошибке

Если имя libfilename содержит слеш (/), то dlopen() интерпретирует его как относительный или полный путь. В противном случае динамический компоновщик ищет разделяемую библиотеку по принципу, описанному в разделе 41.11.

В случае успеха dlopen() возвращает дескриптор, по которому можно ссылаться на библиотеку в последующих вызовах функций из программного интерфейса dlopen. Если произойдет ошибка (например, библиотеку не удалось найти), то dlopen() возвращает NULL.