Читаем Внутреннее устройство Linux полностью

15.1.3. Связывание с библиотеками

Компилятор C знает о вашей системе недостаточно для того, чтобы самостоятельно создать пригодную программу. Для построения завершенных программ вам необходимы библиотеки. Библиотека C является набором распространенных, заранее скомпилированных функций, которые можно встраивать в программу. Например, многие исполняемые файлы используют библиотеку math, поскольку она обеспечивает работу с тригонометрическими и другими функциями.

Библиотеки вступают в игру главным образом во время компоновки, когда программа-компоновщик создает исполняемый файл из объектных файлов. Например, если у вас есть программа, которая использует библиотеку gobject, но вы забыли указать компилятору о связывании с этой библиотекой, то появятся ошибки компоновщика, подобные этой:

badobject.o(.text+0x28): undefined reference to 'g_object_new'

Наиболее важные части этого сообщения выделены жирным шрифтом. Когда компоновщик проверял объектный файл badobject.o, ему не удалось найти функцию, которая выделена жирным шрифтом, и, как следствие, не удалось создать исполняемый файл. В данном частном случае можно предположить, что вы забыли о библиотеке gobject, поскольку отсутствующая функция называется g_object_new().

примечание

Неопределенные ссылки не всегда означают, что вы упустили библиотеку. Один из объектных файлов команды может отсутствовать в команде компоновки. Но обычно достаточно легко понять, что отсутствует — библиотечные функции или объектные файлы.

Чтобы исправить эту ошибку, сначала вы должны отыскать библиотеку gobject, а затем использовать параметр компилятора — l, чтобы установить связь с библиотекой. Так же как и включаемые файлы, библиотеки разбросаны по всей системе (по умолчанию используется каталог /usr/lib), хотя большинство из них расположено в подкаталоге lib. В предыдущем примере основным файлом библиотеки gobject является libgobject.a, поэтому имя библиотеки — gobject. Объединяя все это, можно выполнить компоновку команды следующим образом:

$ cc — o badobject badobject.o — lgobject

Вы должны сообщать компоновщику о нестандартном расположении библиотеки; для этого применяется параметр — L. Допустим, что команде badobject необходим файл libcrud.a в каталоге /usr/junk/lib. Чтобы выполнить компиляцию и создать исполняемый файл, используйте команду, подобную этой:

$ cc — o badobject badobject.o — lgobject — L/usr/junk/lib — lcrud

примечание

Если вам необходимо отыскать в библиотеке некоторую функцию, применяйте команду nm. Будьте готовы к обширному отчету. Попробуйте, например, такую команду: nm libgobject.a. Вам может понадобиться команда locate, чтобы отыскать файл libgobject.a; многие версии системы теперь помещают библиотеки в подкаталоги, зависящие от архитектуры, внутри каталога /usr/lib.

15.1.4. Совместно используемые библиотеки

Библиотека, имя файла которой оканчивается на. a (например, libgobject.a), называется статической библиотекой. Когда вы связываете команду со статической библиотекой, компоновщик копирует машинный код из библиотеки в исполняемый файл. Следовательно, для работы окончательного исполняемого файла не требуется наличие исходного файла библиотеки и, более того, поведение исполняемого файла никогда не меняется.

Однако размеры библиотек постоянно возрастают, равно как и количество используемых библиотек; это делает статические библиотеки неэкономными с точки зрения использования дискового пространства и памяти. Кроме того, если впоследствии обнаружится, что статическая библиотека реализована неадекватно или является незащищенной, то нет никакого способа исправить связанный с ней исполняемый файл, кроме повторной компиляции.

Совместно используемые библиотеки избавляют от таких проблем. Когда вы запускаете команду, связанную с такой библиотекой, система загружает код библиотеки в область памяти процесса только тогда, когда это требуется. Несколько процессов могут совместно использовать один и тот же код библиотеки в памяти. Если вам потребуется немного изменить код библиотеки, то обычно это можно выполнить, не компилируя заново другие команды.

У совместно используемых библиотек есть свои издержки: трудность управления и довольно сложная процедура связывания. Тем не менее можно взять такие библиотеки под контроль, если вы будет знать четыре вещи.

• Как получить список совместно используемых библиотек, необходимых исполняемому файлу.

• Как исполняемый файл отыскивает совместно используемые библиотеки.

• Как связать команду с совместно используемой библиотекой.

• Подводные камни при использовании таких библиотек.