Linux动态库函数的详解

动态库是一种可以被程序在运行时动态加载，卸载，并可以供多个程序共享的库文件。一般以.so文件作为文件扩展名。

Linux中通过dlopen()函数动态加载动态库，通过dlsym()函数获取动态库中定义的函数符号，通过dlclose()函数卸载动态库。

动态库的编译

1.生成动态库

通过gcc编译一个动态库，需要使用-shared选项。

gcc -shared -fPIC -o libtest.so test.c

其中，-fPIC选项指定生成位置相关的代码（位置独立代码），这是创建动态库必须的选项之一。

2.链接动态库

在使用生成的动态库时，需要通过-l选项指定动态库的文件名（不需要包含.so后缀），通过-L选项指定动态库所在的路径。

gcc -o app app.c -L. -ltest

动态库依赖性

程序可执行文件在运行时会在系统中查找依赖的动态库，一般先在程序同目录下查找，然后在LD_LIBRARY_PATH路径下查找，最后在系统预设路径下查找。可以使用ldd命令查询程序运行时依赖的动态库。

ldd app

动态库函数调用

1.dlsym函数

使用dlsym()函数获取动态库中定义的函数符号。同时，为了避免符号命名的冲突，一般使用注释掉的格式传递函数名称。

#include <dlfcn.h>

void *dlopen(const char *filename, int flag);
void *dlsym(void *handle, const char *symbol);
char *dlerror(void);
int dlclose(void *handle);

其中，filename指定动态库文件的名称，flag可以取RTLD_NOW和RTLD_LAZY两个值，分别表示所有函数在库打开时就绑定，以及在函数被执行时才会进行绑定。dlsym()返回被查找符号的地址，如果查找失败，返回NULL。dlerror()返回错误原因信息。

2.示例

假设动态库文件libtest.so定义了函数hello()，在程序中调用该函数的方式如下:

#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>

int main()
{
    void *handle;
    void (*hello)(void);
    char *error;

    //加载动态库
    handle = dlopen("./libtest.so", RTLD_LAZY);
    if (!handle) {
        fprintf(stderr, "%s\n", dlerror());
        return 1;
    }

    //获取动态库中的函数符号
    hello = (void (*)(void)) dlsym(handle, "hello");
    if ((error = dlerror()) != NULL) {
        fprintf(stderr, "%s\n", error);
        return 1;
    }

    //调用动态库中的函数
    (*hello)();

    //关闭动态库
    dlclose(handle);
}

应用程序中使用动态库的好处

动态库在使用时才会被加载，节省了内存；
动态库可以供多个程序使用，避免了不必要的重复编译。

总结

通过本文的讲解，了解了Linux下动态库的基本概念、编译方式、依赖性以及函数调用方法。掌握了动态库的使用方法和好处。

示例一

1.生成动态库

新建test.c文件并编写内容。

#include <stdio.h>

void hello()
{
    printf("Hello, World!\n");
}

void foo(int a)
{
    printf("foo with parameter %d\n", a);
}

void bar()
{
    printf("bar\n");
}

编译该文件并生成动态库。

gcc -shared -fPIC -o libtest.so test.c

2.编写应用程序

新建app.c文件，内容如下。

#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>

int main()
{
    void *handle;
    void (*hello)(void);
    void (*foo)(int);
    void (*bar)(void);
    char *error;

    //加载动态库
    handle = dlopen("./libtest.so", RTLD_LAZY);
    if (!handle) {
        fprintf(stderr, "%s\n", dlerror());
        return 1;
    }

    //获取动态库中的函数符号
    hello = (void (*)(void)) dlsym(handle, "hello");
    if ((error = dlerror()) != NULL) {
        fprintf(stderr, "%s\n", error);
        return 1;
    }

    bar = (void (*)(void)) dlsym(handle, "bar");
    if ((error = dlerror()) != NULL) {
        fprintf(stderr, "%s\n", error);
        return 1;
    }

    foo = (void (*)(int)) dlsym(handle, "foo");
    if ((error = dlerror()) != NULL) {
        fprintf(stderr, "%s\n", error);
        return 1;
    }

    //调用动态库中的函数
    (*hello)();
    (*bar)();
    (*foo)(1024);

    //关闭动态库
    dlclose(handle);
    return 0;
}

编译该文件并生成可执行文件。

gcc -o app app.c -ldl

编译完成后，运行该程序，可以看到以下输出。

Hello, World!
bar
foo with parameter 1024

示例二

1.生成动态库

新建add.c文件，实现加法操作。

#include <stdio.h>

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

编译该文件并生成动态库。

gcc -shared -fPIC -o libadd.so add.c

2.编写应用程序

新建app.c文件，内容如下。

#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>

int main()
{
    void *handle;
    int (*add)(int, int);
    char *error;

    //加载动态库
    handle = dlopen("./libadd.so", RTLD_LAZY);
    if (!handle) {
        fprintf(stderr, "%s\n", dlerror());
        return 1;
    }

    //获取动态库中的函数符号
    add = (int (*)(int, int)) dlsym(handle, "add");
    if ((error = dlerror()) != NULL) {
        fprintf(stderr, "%s\n", error);
        return 1;
    }

    //调用动态库中的函数
    int result = (*add)(1, 2);
    printf("1+2=%d\n", result);

    //关闭动态库
    dlclose(handle);
    return 0;
}

编译该文件并生成可执行文件。

gcc -o app app.c -ldl

编译完成后，运行该程序，可以看到以下输出。

1+2=3

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