Разработка приложений в среде Linux. Второе издание - Майкл Джонсон

Приложения, которые компонуются с совместно используемой библиотекой, не компонуются непосредственно, например, с /lib/libc.so.6, даже если этот файл существует. Программа ldconfig, стандартная системная утилита, создает символическую ссылку /lib/libc.so.6 (soname) на /lib/libc-2.3.2.so, действительное имя библиотеки.

В результате упрощается модернизация совместно используемых библиотек. Для обновления версии 2.3.2 до 2.3.3 потребуется всего лишь скопировать новую версию libc-2.3.3.so в каталог /lib и запустить ldconfig. ldconfig просматривает все библиотеки с soname, равным libc.so.6, и создает символическую ссылку из soname на самую новую библиотеку, включающую это soname. Затем все приложения, скомпонованные с /lib/libc.so.6, автоматически используют новую библиотеку при последующих запусках, a /lib/libc-2.3.2.so можно смело удалить, поскольку потребность в ней полностью отпадает.

Не компонуйте программы со специфическими версиями библиотеки, если на то нет веских причин. Всегда используйте стандартную опцию -lимя_библиотеки компилятора или компоновщика. Таким образом, вы никогда не скомпонуете по ошибке приложение с неправильной версией. Компоновщик всегда будет искать файл libимя_библиотеки.so, который будет символической ссылкой на новую версию библиотеки.

Итак, для компоновки с библиотекой С компоновщик находит /usr/lib/libc.so, указывающую на то, что нужно использовать /lib/libc.so.6, который является ссылкой на /lib/libc-2.3.2.so. Приложение компонуется с soname-именем libc-2.3.2.so — libc.so.6, и при запуске оно находит /lib/libc.so.6 и связывается с libc-2.3.2.so, поскольку libc.so.6 является символической ссылкой на libc-2.3.2.so.

8.3.2. Несовместимые библиотеки

Если новая версия библиотеки не должна быть совместимой с предшествующими ее версиями, ей потребуется присвоить другое имя soname. Например, для выпуска новой версии библиотеки С, не совместимой со старой версией, разработчики использовали soname libc.so.6 вместо libc.so.5. В результате делается акцент на несовместимости, а приложения, скомпонованные с разными версиями библиотеки, могут сосуществовать в одной системе. Приложения, скомпонованные с одной из версий libc.so.5, будут продолжать использовать последнюю версию библиотеки с soname libc.so.5, а приложения, скомпонованные с одной из версий libc.so.6, будут работать с последней версией библиотеки, соответствующей soname libc.so.6.

8.3.3. Разработка совместимых библиотек

При разработке собственных библиотек необходимо знать факторы, делающие библиотеку несовместимой. Существуют три основных причины несовместимости.

1. Изменение или удаление интерфейсов экспортированных функций.

2. Изменение экспортированных элементов данных, исключая добавление необязательных элементов в конец структур, размещенных внутри библиотеки.

3. Изменение поведения функций, выходящее за пределы первоначальной спецификации.

Для поддержания совместимости версий библиотеки можно предпринимать следующие действия.

• Добавлять новые функции под другими именами, а не изменять определения или интерфейсы существующих функций.

• При изменении определений экспортированных структур элементы следует добавлять только в конец структур и сделать дополнительные элементы необязательными либо заполняемыми самой библиотекой. Не расширяйте структуры, распределяемые за пределами библиотеки. В противном случае приложения не смогут распределить правильный объем памяти. Не расширяйте структуры, используемые в массивах.

8.4. Сборка совместно используемых библиотек

Если вы разобрались с концепцией имен soname, все остальное просто. Достаточно следовать нескольким несложным правилам, которые перечислены ниже.

• Собирайте свой исходный код с указанием флага -fPIC для gcc. В результате сгенерируется независимый от места расположения код, который можно компоновать и загружать по любому адресу[13].

• Не используйте опцию компилятора -fomit-frame-pointer. Библиотеки по-прежнему будут работать, но отладчики станут бесполезными. Если в библиотеке будет найдена ошибка, пользователь не сможет осуществить обратную трассировку ошибки в коде.

• При компоновке библиотеки используйте gcc вместо ld. Компилятору С известно, как вызывать загрузчик для правильной компоновки, к тому же нет никакой гарантии, что интерфейс для ld останется неизменным.

• При компоновке библиотеки не забывайте предоставлять имя soname. Для этого используется специальная опция компилятора -Wl. Для сборки своей библиотеки используйте команду

gcc -shared -Wl, -soname, soname -о libname filelist liblist

где soname — имя soname, libname — имя библиотеки, включая полное имя версии, например, libc.so.5.3.12, filelist — список объектных файлов, которые нужно разместить в библиотеке, a liblist — список других библиотек, предоставляющих символы, к которым будет получать доступ эта библиотека. Последний элемент очень легко пропустить, поскольку без него библиотека будет работать в системе, в которой она создана, но может не работать в других ситуациях. Практически для любой библиотеки в список следует включать библиотеку С, поместив -lс в конце списка.

Чтобы создать файл libfоо.so.1.0.1 с soname-именем libfоо.so.1 из объектных файлов fоо.о и bar.о, используйте следующую команду:

gcc -shared -Wl,-soname,libfoo.so.1 -о libfoo.so.1.0.1 foo.o bar.о -lc

• He разбивайте на полосы библиотеку, если только не сталкиваетесь с окружением, где пространство ограничено. Разбитые на полосы библиотеки будут функционировать, но будут иметь такие же основные недостатки, что и библиотеки, собранные из объектных файлов, скомпилированных с -fomit-frame-pointer.

8.5. Инсталляция совместно используемых библиотек

Программа ldconfig выполняет всю рутинную работу по инсталляции совместно используемых библиотек. Вам всего лишь нужно получить файлы и запустить ldconfig. Выполните описанные ниже шаги.

1. Скопируйте совместно используемую библиотеку в каталог, в котором она должна быть сохранена.

2. Если нужно, чтоб компоновщик смог найти библиотеку без указания ее с помощью флажка -Lбиблиотека, инсталлируйте библиотеку в /usr/lib или создайте символическую ссылку в /usr/lib по имени имя_библиотеки.so, которая указывает на файл совместно используемой библиотеки. Вы должны использовать относительную символическую ссылку (когда /usr/lib/libc.so указывает на ../../lib/libc.so.5.3.12), а не абсолютную (когда /usr/lib/libc.so указывает на /lib/libc.so.5.3.12).

3. Если нужно, чтобы компоновщик смог обнаружить библиотеку без ее инсталляции в системе (или до ее инсталляции), создайте ссылку имя_библиотеки.so в текущем каталоге. Затем используйте -L., чтоб указать gcc на поиск библиотек в текущем каталоге.

4. Если полный путь к каталогу, в который вы инсталлировали файл совместно используемой библиотеки, не перечислен в /etc/ld.so.conf, добавьте его в этот файл, указав в отдельной строке.

5. Запустите программу ldconfig, которая создаст в каталоге, где инсталлирован файл совместно используемой библиотеки, еще одну символическую ссылку из имени soname на установленный файл. Затем в кэше динамического загрузчика появится соответствующая запись. В результате динамический загрузчик сможет найти вашу библиотеку при запуске скомпонованных с нею программ, не проводя поиск ее во множестве каталогов[14].

Создавать записи в /etc/ld.so.conf и запускать ldconfig нужно только тогда, когда библиотеки инсталлируются в качестве системных.

8.5.1. Пример

В качестве очень простого, но все же информативного примера создадим библиотеку, содержащую одну короткую функцию. Ниже показано содержимое файла libhello.c.

1: /* libhello.c */

2:

3: #include <stdio.h>

4:

5: void print_hello (void) {

6:  printf("Добро пожаловать в библиотеку!n");

7: }

Разумеется, необходима программа, которая использует библиотеку libhello.

1: / * usehello.c * /

2:

3: #include "libhello.h"

4:

5: int main(void) {

6:  print_hello();

7:  return 0;

8: }

Содержимое libhello.h оставлено в качестве упражнения для самостоятельной проработки. Для того чтобы скомпилировать и воспользоваться этой библиотекой без ее инсталляции в системе, выполните перечисленные ниже шаги.