Министерство образования Республики Беларусь

ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технологий программирования

Методические указания для выполнения лабораторной работы № 4 по курсу «Операционные системы и системное программирование»

«Статические и динамические библиотеки в Linux»

Полоцк, 2017

Цель работы

Создание статических и динамических библиотек. И использования библиотек в собственных программах.

Краткие теоретические сведения Статические библиотеки.

Статическая библиотека - это такая библиотека, которая связывается (линкуется) с программой в момент компиляции оной. При этом объектный код библиотеки помещается в исполняемый файл программы. С этой точки зрения статическая библиотека похожа на исходный код программы, с которой она связывается, за исключением того, что библиотека компилируется "кем-то еще" и программист, использующий библиотеку, имеет дело исключительно только с результатом этой компиляции.

В Linux, как правило, файл-статическая_библиотека имеет расширение ".a".

Исходный код библиотеки:

#include <stdio.h>

extern int hello()

{

printf("Hello world! I'm static libraryn");

return 0;

};

Сохраните его в файле static.c

Ключевое слово extern необходимо для того, чтобы функция была видна в программе.

Теперь скомпилируем (! без линковки) библиотеку:

gcc -c static.c -o static.o

(на выходе имеем файл static.o, содержащий объектный код нашей библиотеки)

ar rc libMY_STATIC.a static.o

ar упаковывает несколько (! Это важно. Дело не ограничивается только одним объектным файлом) объектных файлов в одну статическую библиотеку. Статическая библиотека имеет расширение ".a", при этом ее название должно начинаться с "lib" (дань традиции).

Параметры ar:

r - предписывает заменять старые версии объектных файлов новыми - необходим для переупаковки библиотеки;

c - создать статическую библиотеку, если та еще не существует.

Проиндексируем функции внутри библиотеки для более быстрой линковки:

ranlib libMY_STATIC.a

Итак, мы получили статическую библиотеку libMY_STATIC.a.

Теперь попытаемся использовать библиотеку в нашей программе:

Исходный текст программы (C):

#include <stdio.h>

int main()

{

int x = hello();

printf("Return code: %dn",x);

return 0;

}

Сохраните его в файле program1.c

Способы связывания библиотеки и программы:

• Скомпилируем и слинкуем (в том числе с нашей библиотекой) нашу программу:

gcc program1.c libMY_STATIC.a

(предполагается, что в качестве аргумента gcc будут переданы полные пути (!) к вашим библиотекам)

И запустим:

./a.out

На выходе получим:

Hello world! I'm static library

Return code: 0

• Скомпилируйте с помощью команды:

gcc program1.c -L. -lMY_STATIC -o a1.out

Смысл аргументов:

-L - путь к каталогу, содержащему наши библиотек (используйте "-L -L - название нашей библиотеки (это важно - название (!), а не имя файла - собственно, если библиотека имеет своим именем "libBLABLABLA.a", то ее названием будет "BLABLABLA" - т.е. имя без приставки "lib" и расширения ".a") (для нескольких библиотек используйте "-l -l ...")

Запустите файл a1.out на выполнение и удостовертесь, что результаты те же, что и в предыдущем пункте.

• Видоизменим предыдущий способ - уберем аргументы "-L":

В начале проверим значение переменной LD_LIBRARY_PATH и содержимое файла /etc/ld.so.conf:

echo $LD_LIBRARY_PATH ; cat /etc/ld.so.conf

На экране появился некоторый список каталогов - это те каталоги, в которых система ищет библиотеки при их линковке с программой (еще к таким каталогам относятся:

/lib

/usr/lib

Поместите libMY_STATIC.a в один из этих каталогов (например,в каталог /usr/lib):

su -c 'cp libMY_STATIC.a /usr/lib'

(в Ubuntu - sudo cp libMY_STATIC.a /usr/lib)

ldconfig

(ldconfig обновляет кеш данных о библиотеках линковщика)

Теперь скомпилируем и запустим нашу программу:

gcc program1.c -lMY_STATIC -o a2.out

./a2.out

Результат:

Hello world! I'm static library

Return code: 0

Таким вот способом вы можете подключать к своей программе любые статические библиотеки из приведенных выше каталогов.

* Бывает полезно определить все прототипы функций библиотеки в некотором заголовочном файле, который будет потом включаться в вашу программу. Это не обязательно, но удобно.

Статические библиотеки на языке C++.

Принцип создания аналогичен статическим библиотекам на C, но перед каждой экспортируемой функцией не забывайте добавлять:

extern "C"

(экспортировать как функцию на C - т.е. без расширения имен).

* Кстати, используйте g++ вместо gcc, если захотите протестировать примеры.

Подключение к вашей программе аналогично подключению к программе, написанной на C, за исключением необходимости явно добавлять к тексту программы прототипы импортируемых функций в следующем виде:

extern "C" PROTOTYPE

Где PROTOTYPE - прототип импортируемой функции.

* При подключении статических библиотек на C++ к программе на C сопряжено с некоторыми трудностями - т.к. при компиляции и линковки программы необходимо будет также вручную подключить системные библиотеки для реализации функционала, предоставляемого библиотекой