?????爆笑教程????《看表情包學(xué)Linux》???猛戳訂閱????

?? 寫在前面：上一章我們講解了 inode，為文件系統(tǒng)收了尾，這幾章我們充分地講解完了文件系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)，現(xiàn)在我們開(kāi)始開(kāi)始學(xué)習(xí)軟硬鏈接了。如果沒(méi)有文件系統(tǒng)的鋪墊，想直接理解軟硬鏈接難免有些困難。但我們講完了文件系統(tǒng)再去理解軟硬鏈接，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有那么難，因?yàn)槲覀兪菑牡讓娱_(kāi)始，向上去學(xué)習(xí)的！讓我們開(kāi)始吧。

?? 本章目錄：

Ⅰ. 軟硬鏈接

0x00?Linux 下的快捷方式：軟鏈接

?0x01 創(chuàng)建軟鏈接

0x02 創(chuàng)建硬鏈接

0x03 軟硬鏈接的刪除

0x04 硬連接數(shù)

0x05 思考一些問(wèn)題

Ⅱ. 動(dòng)靜態(tài)庫(kù)

0x00 引入：什么是動(dòng)靜態(tài)庫(kù)？

0x01 動(dòng)態(tài)鏈接（Dynamic Linking）

0x02 為什么需要靜態(tài)庫(kù)？

0x03 生成靜態(tài)庫(kù)：ar -rc

0x03 生成動(dòng)態(tài)庫(kù)

0x04 同時(shí)生成動(dòng)態(tài)庫(kù)與靜態(tài)庫(kù)

0x05 使用靜態(tài)庫(kù)和動(dòng)態(tài)庫(kù)

Ⅰ. 軟硬鏈接

0x00?Linux 下的快捷方式：軟鏈接

上一章我們介紹完了 inode ，我們?cè)倩仡櫼幌?strong>?元數(shù)據(jù)：

七列，分別是模式、軟硬連接數(shù)、文件所有者、組、大小、最后修改時(shí)間和文件名。

上圖中，紅色圈出的就是 軟硬連接數(shù) 了，我們剛才說(shuō)了，可以使用 stat 文件名查看更多：

我們可以看到，我們的 mytest.c 文件的軟硬連接數(shù)是 1。

?? 軟硬鏈接的區(qū)別：

• 軟鏈接：是一個(gè)獨(dú)立文件，有自己獨(dú)立的 inode 和 inode 編號(hào)。
• 硬鏈接：不是一個(gè)獨(dú)立的文件，它和目標(biāo)文件使用的是同一個(gè) inode。硬鏈接就是單純的在 Linux 指定的目錄下，給指定的文件新增 文件名 和 inode 編號(hào)的映射關(guān)系！

我們可以通過(guò)如下命令，創(chuàng)建一個(gè)文件的軟硬鏈接：

$ ln -s 文件名 鏈接文件名    # 創(chuàng)建軟連接
$ ln 文件名 鏈接文件名       # 創(chuàng)建硬鏈接

（下面我們先來(lái)講軟連接的創(chuàng)建，再講硬鏈接的創(chuàng)建）

?0x01 創(chuàng)建軟鏈接

我們創(chuàng)建一個(gè)軟連接，可以使用下面的指令：

$ ln -s 文件名 鏈接文件名    # 創(chuàng)建軟連接

比如我們創(chuàng)建一個(gè) my.txt 文件，我們像創(chuàng)建一個(gè) my.txt 文件的軟鏈接，我們可以：

這就是軟連接，my.txt 和 my.txt.soft 的 inode 是不同的：

下面我們來(lái)舉一個(gè)實(shí)際的例子來(lái)體驗(yàn)軟鏈接有什么實(shí)際的用途：

?? 代碼演示：vim mytest.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("hello, soft link...\n");
    printf("hello, soft link...\n");
    printf("hello, soft link...\n");
    printf("hello, soft link...\n");
    printf("hello, soft link...\n");
    printf("hello, soft link...\n");

    return 0;
}

?? 運(yùn)行結(jié)果如下：

程序正常運(yùn)行，這里我們?cè)?d1/d2/d3 下直接 ./mytest.exe 就可以運(yùn)行。

但是，如果我們?nèi)绻朐谕饷孢\(yùn)行這個(gè)程序就會(huì)很累，因?yàn)樗穆窂接悬c(diǎn)深：

太麻煩了，所以這里我們就可以給它建立一個(gè)軟連接，解脫雙手：

$ ln -s ./d1/d2/d3/mytest.exe my.exe

這是不是有點(diǎn)像 Windows 下的 快捷方式？沒(méi)錯(cuò)！

" 軟鏈接就是 Linux 下的快捷方式 "

上面我們演示的是讓軟鏈接鏈接一個(gè)可執(zhí)行程序，未來(lái)我們可以用它來(lái)鏈接頭文件、庫(kù)文件，動(dòng)靜態(tài)庫(kù)，這樣就可以不需要讓我們?nèi)哂嗟脑谌ツ承┑胤秸疫@些庫(kù)了。

0x02 創(chuàng)建硬鏈接

對(duì)我們來(lái)說(shuō)，硬鏈接是什么呢？硬鏈接其實(shí)非常簡(jiǎn)單！我們創(chuàng)建一個(gè)硬鏈接：

$ ln 文件名 鏈接文件名       # 創(chuàng)建硬鏈接

my.txt 和 my.txt.hard 映射的是同一個(gè) inode：

硬鏈接就是單純的在 Linux 指定的目錄下，給指定的文件新增文件名和 inode 編號(hào)的映射關(guān)系！

0x03 軟硬鏈接的刪除

刪除的話可以直接 rm，但是我們還是建議使用專門的 取消鏈接 的指令：unlink

$ unlink 鏈接文件名? ?# 取消鏈接

舉個(gè)例子，我們把剛才創(chuàng)建的軟鏈接和硬鏈接用 unlink 把它們揚(yáng)了：

?這個(gè) unlink 就是用來(lái)取消鏈接的，但它也可以用來(lái)刪文件。

0x04 硬連接數(shù)

我們先打道回府，重新創(chuàng)建一個(gè)硬鏈接，然后我們重點(diǎn)觀察一下下面的 "數(shù)字"：

我們可以再多建立幾個(gè)硬鏈接，你可以看到這個(gè)數(shù)字的變化：

? 什么是硬鏈接數(shù)？

你看這個(gè) inode 編號(hào)，是不是有點(diǎn)像指針的概念？

硬鏈接本質(zhì)就是該文件 inode 屬性中的一個(gè)計(jì)數(shù)器 count。用來(lái)標(biāo)識(shí)就幾個(gè)文件名和我的 inode 建立了映射關(guān)系。簡(jiǎn)而言之，就是有自己文件名指向我的 inode (文件本身) 。

" 軟鏈接就是 Linux 下的快捷方式 "

既然是一個(gè)獨(dú)立的文件，inode 是獨(dú)立的，軟連接的文件內(nèi)容保存的是指向文件的所在路徑。

0x05 思考一些問(wèn)題

? 思考：為什么創(chuàng)建普通文件，硬鏈接數(shù)默認(rèn)是 1 ？

因?yàn)?普通文件的文件名本身就和自己的 inode 具有映射關(guān)系，而且只有一個(gè)！

所以默認(rèn)的硬鏈接數(shù)為 1。那為什么目錄是 2 呢 ？

我們知道，任意一個(gè)目錄一定存在一個(gè)點(diǎn)或兩個(gè)點(diǎn)： .? ?..

那么 ./ 為什么表示的是當(dāng)前路徑呢？因?yàn)?. 表示的就是 mydir，當(dāng)前所處的路徑！? ?

默認(rèn)一個(gè)空目錄創(chuàng)建一個(gè) 自己的名字 和 一個(gè)點(diǎn)，所以兩個(gè)文件名指向它，所以是 2。

那么 .. 又是什么呢？.. 指向的是上級(jí)路徑！

這就是為什么我們 cd .. 可以回到上級(jí)目錄的原因，因?yàn)樗梢灾赶蛏霞?jí)目錄。

Ⅱ. 動(dòng)靜態(tài)庫(kù)（Dynamic Static library）

0x00 引入：什么是動(dòng)靜態(tài)庫(kù)？

動(dòng)靜態(tài)庫(kù) —— 即 動(dòng)態(tài)庫(kù) (Dynamic Library) 與 靜態(tài)庫(kù) (Static Library) 。

下面我們來(lái)分別介紹一下這兩種庫(kù)：

①?動(dòng)態(tài)庫(kù)?.so：程序在運(yùn)行的時(shí)才去鏈接動(dòng)態(tài)庫(kù)的代碼，多個(gè)程序共享使用庫(kù)的代碼。

② 靜態(tài)庫(kù) .a：程序在編譯鏈接的時(shí)候把庫(kù)的代碼鏈接到可執(zhí)行文件中。程序運(yùn)行的時(shí)候?qū)⒉辉傩枰o態(tài)庫(kù)

0x01 動(dòng)態(tài)鏈接（Dynamic Linking）

一個(gè)與動(dòng)態(tài)庫(kù)鏈接的可執(zhí)行文件僅僅包含它用到的函數(shù)入口地址的一個(gè)表，而不是外部函數(shù)所在目標(biāo)文件的整個(gè)機(jī)器碼。在可執(zhí)行文件開(kāi)始運(yùn)行前，外部函數(shù)的機(jī)器碼由操作系統(tǒng)從磁盤上的該動(dòng)態(tài)庫(kù)中復(fù)制到內(nèi)存中，這個(gè)過(guò)程稱為 動(dòng)態(tài)鏈接 (dynamic linking) 。

動(dòng)態(tài)庫(kù)可以在多個(gè)程序間共享，所以 動(dòng)態(tài)鏈接使得可執(zhí)行文件更小，節(jié)省了磁盤空間。 操作系統(tǒng)采用虛擬內(nèi)存 (VM) 機(jī)制允許物理內(nèi)存中的一份動(dòng)態(tài)庫(kù)被要用到該庫(kù)的所有進(jìn)程共用，節(jié)省了內(nèi)存和磁盤空間。

測(cè)試程序：

/add.h/
#ifndef __ADD_H__
#define __ADD_H__
int add(int a, int b);
#endif // __ADD_H__
/add.c/
#include "add.h"
int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
/sub.h/
#ifndef __SUB_H__
#define __SUB_H__
int sub(int a, int b);
#endif // __SUB_H__
/add.c/
#include "add.h"
int sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}
///main.c
#include <stdio.h>
#include "add.h"
#include "sub.h"

int main(void)
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	printf("add(10, 20)=%d\n", a, b, add(a, b));
	a = 100;
	b = 20;
	printf("sub(%d,%d)=%d\n", a, b, sub(a, b));
}

0x02 為什么需要靜態(tài)庫(kù)？

我們先站在設(shè)計(jì)庫(kù)的工程師的角度，學(xué)如何形成靜態(tài)庫(kù)。

我們直接實(shí)操式地講解，下面我們會(huì)寫一段簡(jiǎn)單的、包含頭文件和源文件的代碼。

?? 代碼演示：mymath.h

#include <stdio.h>
#include <assert.h>

/* [from, to] -> 累加 -> result -> return */
extern int addToVal(int form, int to);

?? 代碼演示：mymath.c

#include "mymath.h"

int addToVal(int from, int to) {
    assert(from <= to);

    int result = 9;
    int i = 0;
    for (i = from; i <= to; i++) {
        result += i;
    }

    return result;
}

這是一個(gè)再簡(jiǎn)單不過(guò)的實(shí)現(xiàn)累加功能的代碼，現(xiàn)在，我們想把這個(gè)小功能制作成庫(kù)給人用。

? 思考：庫(kù)里面需不需要 main 函數(shù)？

我們可不敢在庫(kù)里帶 main 函數(shù)，用戶到時(shí)候會(huì)寫 main 函數(shù)的，帶了編譯出現(xiàn)沖突就不好了。

所以庫(kù)里面不要帶 main 函數(shù)，也不需要帶 main 函數(shù)。

?? 代碼演示：test.cpp

#include "mymath.h"

int main(void)
{
    int from = 10;
    int to = 20;

    int result = addToVal(from, to);
    printf("result = %d\n", result);
}

?? 編譯結(jié)果如下：

下面我們來(lái)形成一個(gè)靜態(tài)庫(kù)。我們先用命令行來(lái)寫一下。

目前只有 2 個(gè)，不夠豐富，所以我們?cè)偬砑右粋€(gè) myprint 功能，打印時(shí)間。

?? 代碼演示：myprintf.h

#include <stdio.h>
#include <time.h>

extern void Print(const char* msg);

?? 代碼演示：myprintf.c

#include "myprint.h"

void Print(const char* msg) {
    printf("%s : %lld\n", msg, (long long)time(NULL));
}

現(xiàn)在我們有兩組方法，一個(gè)是累加一個(gè)是打印時(shí)間，我們想把它們打包成庫(kù)。

首先，我們將所有的 .c 文件翻譯成 .o 文件：

mymath.o : mymath.c
    gcc -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o : myprint.c
    gcc -c myprint.c -o myprint.o

.PHONY : clean
clean:
    rm -f *.o

我們知道，鏈接 就是把所有的 .o 鏈接形成一個(gè)可執(zhí)行程序。

? 思考：如果我把所有的 .o 給別人，別人能鏈接使用嗎？可以！

只需要把程序變?yōu)?.o 就可以讓被人鏈接用起來(lái)了，但是我們 .o 如果很多這會(huì)帶來(lái)不方便。

所以我們給這些 .o 做一個(gè) "打包"，這就是靜態(tài)庫(kù)的作用。

0x03 生成靜態(tài)庫(kù)：ar -rc

下面我來(lái)學(xué)習(xí)如何形成靜態(tài)庫(kù)：

$ ar -rc [靜態(tài)庫(kù)] [.o]

ar 是 gnu 歸檔工具，rc 的意思是 replace and create （把原來(lái)打包的 .o 替換下）。

庫(kù)的命名以 lib 開(kāi)頭，靜態(tài)庫(kù)以 .a 結(jié)尾，我們寫進(jìn) Makefile：

libmymath.a : mymath.o myprint.o
    ar -rc libmymath.a mymath.o myprint.o

mymath.o : mymath.c
    gcc -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o : myprint.c
    gcc -c myprint.c -o myprint.o

.PHONY : clean
clean:
    rm -f *.o *.a   # 刪除.a文件

此時(shí)我們就有了靜態(tài)庫(kù)，所謂了靜態(tài)庫(kù)就是曾經(jīng)的源文件最終將它翻譯成 .o 打包起來(lái)的東西而已。而別人用我們的庫(kù)，就是在庫(kù)里找到 .o 然后丟到而可執(zhí)行程序里就行。

clean 部分我們把 *.a 加進(jìn)去就行了，這樣我們就可以 make clean 了：

現(xiàn)在，我們的 libmymath.a 就生成出來(lái)了，下面我們要做的是發(fā)布：

libmymath.a : mymath.o myprint.o
    ar -rc libmymath.a mymath.o myprint.o

mymath.o : mymath.c
    gcc -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o : myprint.c
    gcc -c myprint.c -o myprint.o

.PHONY : static
static:
    mkdir -p lib-static/lib
    mkdir -p lib-static/include
    cp *.a lib-static/lib
    cp *.h lib-static/include

.PHONY : clean
clean:
    rm -f *.o *.a libmypath.a  # 刪除

?? 結(jié)果如下：

0x03 生成動(dòng)態(tài)庫(kù)

動(dòng)態(tài)庫(kù)比靜態(tài)庫(kù)要復(fù)雜一些，在形成時(shí)原理跟靜態(tài)庫(kù)基本是一樣的。

gcc -shared

區(qū)別在于 形成 .o 的時(shí)候是需要加上 gcc -fPIC?的，這是為了產(chǎn)生 與位置無(wú)關(guān)碼。

libmymath.so : mymath.o myprint.o
    gcc -shared -o libmymath.so mymath.o myprint.o

mymath.o : mymath.c
    gcc -fPIC -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o : myprint.c
    gcc -fPIC -c myprint.c -o myprint.o

.PHONY:clean
clean:
    rm -f *.o *.so

?? 結(jié)果如下：

此時(shí)我們 make 的時(shí)候就會(huì)先根據(jù) gcc -fPIC 形成與位置無(wú)關(guān)的 .o，

然后通過(guò) gcc -shared 的選項(xiàng)生成 .so 文件，此時(shí)就有了動(dòng)態(tài)庫(kù)。

動(dòng)態(tài)庫(kù)的交付：

libmymath.so : mymath.o myprint.o
    gcc -shared -o libmymath.so mymath.o myprint.o

mymath.o : mymath.c
    gcc -fPIC -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o : myprint.c
    gcc -fPIC -c myprint.c -o myprint.o

.PHONY:dyl
dyl:
    mkdir -p lib-dyl/lib
    mkdir -p lib-dyl/include
    cp *.so lib-dyl/lib
    cp *.h lib-dyl/include

.PHONY:clean
clean:
    rm -f *.o *.so dyl

?? 結(jié)果如下：

?

0x04 同時(shí)生成動(dòng)態(tài)庫(kù)與靜態(tài)庫(kù)

那我們直接把兩個(gè) Makefile 合到一起看看：

.PHONY:all
all: libmymath.so libmymath.a

# 動(dòng)態(tài)庫(kù)
libmymath.so : mymath.o myprint.o
    gcc -shared -o libmymath.so mymath.o myprint.o
mymath.o : mymath.c
    gcc -fPIC -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o : myprint.c
    gcc -fPIC -c myprint.c -o myprint.o

# 靜態(tài)庫(kù)
libmymath.a : mymath.o myprint.o
    ar -rc libmymath.a mymath.o myprint.o
mymath.o : mymath.c
    gcc -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o : myprint.c
    gcc -c myprint.c -o myprint.o

# 發(fā)布
.PHONY : lib
lib:
    mkdir -p lib-static/lib
    mkdir -p lib-static/include
    cp *.a lib-static/lib
    cp *.h lib-static/include
    mkdir -p lib-dyl/lib
    mkdir -p lib-dyl/include
    cp *.so lib-dyl/lib
    cp *.h lib-dyl/include

# 清理
.PHONY : clean
clean:
    rm -f *.o *.a lib

這樣是行的，都要形成 .o，到底是位置有關(guān)還是位置無(wú)關(guān)？最終帶來(lái)的結(jié)果就是不一樣。

所以名字要區(qū)分開(kāi)來(lái)，你生成你的，我生成我的：

?.PHONY:all
all: libmymath.so libmymath.a

libmymath.so : mymath.o myprint.o
    gcc -shared -o libmymath.so mymath.o myprint.o
mymath.o : mymath.c
    gcc -fPIC -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o : myprint.c
    gcc -fPIC -c myprint.c -o myprint.o


libmymath.a : mymath_s.o myprint_s.o
    ar -rc libmymath.a mymath_s.o myprint_s.o
mymath_s.o : mymath.c
    gcc -c mymath.c -o mymath_s.o
myprint_s.o : myprint.c
    gcc -c myprint.c -o myprint_s.o


.PHONY : lib
lib:
    mkdir -p lib-static/lib
    mkdir -p lib-static/include
    cp *.a lib-static/lib
    cp *.h lib-static/include
    mkdir -p lib-dyl/lib
    mkdir -p lib-dyl/include
    cp *.so lib-dyl/lib
    cp *.h lib-dyl/include


.PHONY : clean
clean:
    rm -f *.o *.a *.so lib

?? 運(yùn)行結(jié)果：

?這樣，就既有動(dòng)態(tài)庫(kù)也有靜態(tài)庫(kù)了。

0x05 使用靜態(tài)庫(kù)和動(dòng)態(tài)庫(kù)

現(xiàn)在我們站在使用的人的角度，學(xué)習(xí)如何使用靜態(tài)庫(kù)和動(dòng)態(tài)庫(kù)。

?? 代碼演示：

#include "mymath.h"
#include "myprint.h"

int main()
{
    int start = 0;
    int end = 0;
    int result = addToVal(start, end);
    printf("result: %d\n", result);

    Print("Hello, World!");

    return 0;
}

?? 代碼運(yùn)行：gcc mytest.c

此時(shí)必然是報(bào)錯(cuò)的，這樣頭文件是找不到的。我們來(lái)回顧一下頭文件的搜索路徑：

① 在當(dāng)前路徑下查找頭文件??

② 在系統(tǒng)路徑下查找頭文件?

我們自己寫的庫(kù)當(dāng)前的頭文件一定不在當(dāng)前的系統(tǒng)中，你當(dāng)前的頭文件不在當(dāng)前路徑下！

它既不在當(dāng)前路徑，也不在頭文件中，這自然是找不到頭文件的。

誰(shuí)在找頭文件？編譯器在找。系統(tǒng)中的頭文件一般在 lib64 路徑下，會(huì)存著大量的動(dòng)靜態(tài)庫(kù)。

第一種做法：將自己的頭文件和庫(kù)文件拷貝到系統(tǒng)路徑下即可。

gcc -l? ?指定我要鏈接的庫(kù)的名稱

我們還可以指定頭文件搜索路徑：

$ gcc mytest.c -o mytest -I ./lib-static/include/

此時(shí)鏈接還是失敗的。

?
$ gcc mytest.c -o mytest -I ./lib-static/include/ -L ./lib-static/lib/ -lmymath

此時(shí)就形成了 mytest。

-Ⅰ?表示我們的頭文件查找的路徑

-L 表示庫(kù)文件搜索的路徑

-l 在-L 指定的路徑下你要鏈接哪一個(gè)庫(kù)

動(dòng)態(tài)庫(kù)：

gcc mytest.c -o mytest -I lib-dyl/include/ -L lib-dyl/lib/ -lmymath

形成可執(zhí)行程序之后，已經(jīng)把需要的代碼拷貝到我的代碼中，運(yùn)行時(shí)不依賴你的庫(kù)。不需要運(yùn)行時(shí)查找。

為什么動(dòng)態(tài)庫(kù)會(huì)有這個(gè)問(wèn)題？想辦法讓進(jìn)程找到動(dòng)態(tài)庫(kù)即可。

error while loading shared libraries 解決方案：

① 動(dòng)態(tài)庫(kù)拷貝到系統(tǒng)路徑下 /lib64 安裝。

② 通過(guò)導(dǎo)入環(huán)境變量的方式 —— 程序運(yùn)行的時(shí)候，會(huì)在環(huán)境變量中查找自己需要的動(dòng)態(tài)庫(kù)路徑 —— LD_LIBRARY_PATH。

③ 系統(tǒng)配置文件來(lái)做。

?? [ 筆者 ]? ?王亦優(yōu)
?? [ 更新 ]? ?2023.7.20
? [ 勘誤 ]?? /* 暫無(wú) */
?? [ 聲明 ]? ?由于作者水平有限，本文有錯(cuò)誤和不準(zhǔn)確之處在所難免，
              本人也很想知道這些錯(cuò)誤，懇望讀者批評(píng)指正！

到了這里，關(guān)于【看表情包學(xué)Linux】軟硬鏈接 | 動(dòng)靜態(tài)庫(kù)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！