Практически все программы требуют для своей сборки или работы наличия в системе файлов библиотек. Библиотеки представляют собой файлы со спе- циальной структурой, содержащие скомпилированный бинарный код (так называемый объектный код), предназначенный для подключения к машин- ному коду, содержащемуся в исполняемых файлах программ. Процесс под- ключения кода в библиотеках к коду самой программы называется компонов- кой (linking).
В зависимости от типа компоновки различают библиотеки разных видов:
r статические библиотеки (static library);
r разделяемые библиотеки (shared library).
По соглашению файлы статических библиотек заканчиваются суффиксом .a (archive), а файлы разделяемых библиотек — .so (shared object).
Статические библиотеки представляют собой наборы объектных файлов, объединенных вместе с помощью утилиты ar. Скомпилированный код, нахо- дящийся в библиотеке, может быть использован в коде программ. Это позволя- ет избавиться от необходимости многократного повторного написания кода.
Так как требуемый код из статических библиотек помещается на стадии ком- поновки в результирующий программный код, находящийся в исполняемом файле, то для выполнения таких программ никаких библиотек уже не требу- ется. То есть библиотека используется только на стадии сборки программы, но не на стадии исполнения, что является существенным преимуществом та- ких программ.
Статически собранные программы удобны для применения в случае аварий- ного восстановления системы и во всех остальных случаях, когда доступ к требуемым библиотекам затруднен или невозможен. Однако размер стати- чески собранной программы обычно значительно превышает размер этой же программы, собранной с использованием разделяемых библиотек.
Идея разделяемой библиотеки состоит в том, что один и тот же код, находя- щийся в файле библиотеки, используется при исполнении разных программ. То есть код из библиотеки не помещается в код программ на стадии компо- новки, он вызывается из файла библиотеки по мере его необходимости. Тем не менее, код, находящийся в библиотеке, жестко связан с кодом программы.
Использование разделяемых библиотек существенно экономит дисковое про- странство, т. к. множество программ используют код библиотек совместно. При запуске компилятора gcc по умолчанию производится сборка программ с помощью разделяемых библиотек.
В качестве примера соберем несложную программу, выводящую на терминал строку "Privet!". Код ее на языке С приводится в примере 18.8.
Пример 18.8. Простая программа на C
$ cat simple.c
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%s\n", "Privet!"); return 0;
}
Данная программа использует библиотечную функцию форматированной печати printf(), которая выводит на терминал строку, указанную ей в каче- стве второго аргумента. Первый аргумент — строка форматирования. Функ- ция printf() описана в заголовочном файле stdio.h.
Соберем эту программу с использованием разделяемых библиотек (при-
мер 18.9).
Пример 18.9. Компиляция программы
$ gcc -o simple.dynamic simple.c
$ file simple.dynamic
simple.dynamic: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.6.4, dynamically linked (uses shared libs), not stripped
В результате выполнения этой команды будет создан исполняемый файл simple.dynamic из исходного кода в файле simple.c. Вывод команды file подтверждает то, что программа собрана с поддержкой разделяемых биб- лиотек.
При статической сборке используют опцию -static компилятора gcc (при-
мер 18.10).
Пример 18.10. Сборка статически скомпонованной программы
$ gcc -static simple.c -o simple.static
$ file simple.static
simple.static: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.6.4, statically linked, not stripped
Сравним теперь размеры полученных файлов (пример 18.11).
Пример 18.11. Размеры динамически и статически скомпонованных программ
$ ls -l simple.?*
-rwxr-xr-x 1 user user 6793 Dec 28 23:08 simple.dynamic
-rwxr-xr-x 1 user user 485882 Dec 28 23:08 simple.static
$ ./simple.static Privet!
$ ./simple.dynamic Privet!
Легко заметить, что размеры полученных файлов значительно отличаются, несмотря на то, что программы делают одно и то же.
Как определить, с какими разделяемыми библиотеками собран файл? Ответ на этот вопрос предоставляет команда ldd (пример 18.12).
Пример 18.12. Зависимости от разделяемых библиотек
Итак, программа примера зависит лишь от библиотеки libc.so.6. Это основная библиотека стандартных функций C, имеющая шестой номер версии. При сборке программ эта библиотека подключается автоматически, поэтому в примере она нигде не была указана в опциях компилятора.
По соглашению все имена библиотек начинаются с префикса lib. Когда команда ldd выводит список зависимостей от библиотек, указывается не имя библиотеки, а имя файла символической ссылки на библиотеку (при- мер 18.13).
Символические ссылки, указывающие на файлы разделяемых библиотек, на- зываются SO-name (или soname) и имеют особый смысл. С помощью этих символических ссылок облегчается задача обновления библиотек. В испол- няемом файле указано, от какой библиотеки с известным SO-name он зави- сит. Символическая же ссылка с таким именем может указывать на библио- теки с различными версиями. Так, в рассматриваемом случае SO-name librt.so.1 может указывать на предыдущую версию библиотеки librt-2.10.1.so. Таким образом, имеется возможность обновления библиотек без внесения изменений в исполняемые файлы.
При сборке программ с библиотеками в опциях компилятора (для gcc оп- ция -l) не указывают префикс имен библиотек lib. Так, для библиотеки librt.so.1 в опциях компилятора имя будет просто rt.
Исполняемые файлы, собранные с поддержкой разделяемых библиотек, тре- буют очень быстрого обращения к коду в файлах этих библиотек. Для этого
имеется специальная база данных — хешированный файл /etc/ld.so.cache.
Этот файл бинарный. Он генерируется с помощью команды ldconfig.
При установке новых библиотек команда ldconfig обычно вызывается авто- матически. При этом индексируются библиотеки, находящиеся в стандарт- ных местах файловой системы: /lib, /usr/lib и /usr/local/lib, а также в катало- гах, указанных в файле /etc/ld.so.conf (пример 18.14).
