Linux從外到內剝開動態庫，一個簡單例子看懂Linux下的動態庫開發原理
本文將演示4種各自獨立的得到最終二進制文件的方式。代碼采用C語言。
- 用gcc將C語言代碼生成靜態庫 .a 文件，再與編譯后的 main.o 合成最終的靜態鏈接的可執行文件，查看運行結果。
- 用gcc將C語言代碼生成動態庫，待用。
- 用gcc將C語言代碼編譯并鏈接動態庫，生成可執行文件main，運行時依賴動態庫so文件。
- 演示用ar如何轉換 靜態庫文件得到動態庫文件。可被用于可執行文件的鏈接。
本文代碼文件內容
首先列出所有代碼文件內容，一共3個文件：drive.h，drive.c，main.c，分別為 動態庫libdrive.so 的頭文件、函數實現文件、主入口main()文件。內容分別如下。為了簡明易懂，只以最簡單的功能實現。
(1) drive.h 文件內容：
//聲明 加法函數的函數入參和返回值。
int dr(int a, int b);(2) drive.c 文件內容：
#include <stdio.h>
//定義一個加法函數
int dr(int a, int b) {
return a + b;
}(3) main.c 文件內容
//調用動態庫內的add()函數，3+5,所以打印結果應當為8
#include <stdio.h>
#include "drive.h"
int main() {
// 調用加法函數
int result = add(3, 5);
printf("Sum: %d\n", result);
return 0;
}用gcc將C語言代碼生成靜態庫 .a，被鏈接入最終可執行文件
(1) 編譯 drive.c 文件為.o 文件：
# gcc -c drive.c -o drive.ogcc 的幾個重要編譯參數，上面用到了-c 、-o 等參數，下面還會用到所以再次貼上參數說明：
-c 編譯、匯編到目標代碼，不進行鏈接。
-o <文件> 輸出到 <文件>。
-pie 生成動態鏈接的位置無關可執行文件。
-shared 生成一個共享庫。
-static 告訴ld在鏈接的時候生成純靜態可執行文件。(2) 使用編譯drive.c得到的drive.o 文件作為材料，生成 libdrive.a 靜態庫文件。文件名前面加lib是為了gcc鏈接文件時 默認的約定找以lib開始的庫文件：
# ar rcs libdrive.a drive.o(3) 鏈接得到最終可執行文件：
# gcc main.c -L$PWD -ldrive -o main-static
# file main-static
main-static: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=84fa8514ed5a9ef043b88d1957de83248208dac2, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped
[lph@localhost 2023-12-12]$ ldd main-static
linux-vdso.so.1 (0x00007ffd087f3000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fb2cbb82000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fb2cbd79000)當前目錄下只有libdrive.a 庫，沒有動態庫，所以不會優先鏈接.so庫，只能鏈接libdrive.a庫。所以我使用file 命令查看main-static的成分，我以為它就是靜態文件，結果發現怎么還是動態鏈接的？（鏈接了3個動態庫文件）
雖然通過-ldrive 我們確實鏈接了libdrive.a靜態文件進入 main-static文件內部（所以以上出現的鏈接信息里不會顯示libdrive.so 或 libdrive.a，但file的結果說得到的main-static文件仍然是dynamically linked得的，為什么會這樣呢？
sudo yum install glibc-static
新安裝的libc的靜態庫文件的路徑：
# rpm -q --list glibc-static
/usr/lib64/libBrokenLocale.a
/usr/lib64/libc.a
/usr/lib64/libm-2.37.a
/usr/lib64/libm.a
/usr/lib64/libmvec.a
/usr/lib64/libresolv.a重新嘗試實現徹底的靜態鏈接：
[lph@localhost 2023-12-12]$ gcc -static main.c -L. -ldrive -o main-static-true
[lph@localhost 2023-12-12]$ file main-static-true
main-static-true: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (GNU/Linux), statically linked, BuildID[sha1]=be4d6a0e422b3a1ae1ccf0a9b162f5e628eb47b3, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped, too many notes (256)
[lph@localhost 2023-12-12]$ ldd main-static-true
不是動態可執行文件以上 ldd 的結果說明，main-static-true 文件才是真正靜態鏈接的。
來對比一下 假的 main-static 跟真的可執行文件大小差距多大：
$ ls -lht main-static*
776K 12月12日 22:01 main-static-true
17K 12月12日 21:42 main-static文件大小相差45倍。由于功能少所以這個倍數并不嚴謹。但大體上我們可以了解純靜態的可執行文件，確實會比 dynamic linked的可執行文件大很多。不過由于現在硬盤和內存的擴大，成本降低，越來越多新編程語言默認采用純靜態編譯可執行文件。以增強跨平臺的運行能力。
用gcc將 drive.c 代碼生成動態庫文件 libdrive.so
將當前目錄下的所有.o文件（目前只有 drive.o一個文件）作為材料，生成最終的 libdrive.so動態庫文件（實際相當于將 .o文件打了個壓縮包到 .a文件里，并調整了鏈接符號）。
gcc -shared *.o -o libdrive.so所以我們目錄下截至現在已有這些文件：
# ls -lht
總計 52K
-rwxrwxr-x 1 lph lph 16K 12月12日 16:43 libdrive.so
-rwxrwxr-x 1 lph lph 16K 12月12日 16:30 main-static-true
-rwxrwxr-x 1 lph lph 16K 12月12日 16:20 main-static
-rw-rw-r-- 1 lph lph 136 12月12日 16:18 main.c
-rw-rw-r-- 1 lph lph 1.4K 12月12日 16:17 libdrive.a
-rw-rw-r-- 1 lph lph 1.3K 12月12日 16:17 drive.o
-rw-rw-r-- 1 lph lph 91 12月12日 16:12 drive.c
-rw-rw-r-- 1 lph lph 91 12月12日 16:12 drive.h既然是動態庫，總要能被調用者直到你的暴露的借口。我們驗證下這個libdrive.so動態庫是否也暴露了add函數呢？
$ nm -D libdrive.so
00000000000010f9 T add
w __cxa_finalize@GLIBC_2.2.5
w __gmon_start__
w _ITM_deregisterTMCloneTable
w _ITM_registerTMCloneTable從結果看，確實暴露了add 函數。至于其他4個W是什么作用，我們目前暫時不管。
用gcc將C語言 main.c 編譯并鏈接動態庫，生成可執行文件 main_share ，運行時是否依賴動態庫so文件？
gcc main.c -L./ -ldrive -o main_share上面說過，當libdrive.so 不存在時，libdrive.a 存在，則gcc 根據鏈接 -L./ -ldrive 參數，在對應目錄下只找libdrive.a，所以以前只能鏈接.a文件。現在有了.so文件，那么-L./ -ldrive會優先鏈接libdrive.so。讓我們用ldd 命令檢驗一下：
$ LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PWD ldd ./main_share
linux-vdso.so.1 (0x00007ffccd74a000)
libdrive.so (0x00007ff2cbb28000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007ff2cb933000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007ff2cbb2f000)這里我們在命令中臨時設置 庫文件搜索路徑包含當前路徑$PWD。
從結果看，我們的main_share 確實鏈接了動態庫 libdrive.so。
「完」
演示用ar如何轉換 靜態庫文件得到動態庫文件。可被用于可執行文件的鏈接。
先清理一下現場：刪掉 drive.o libdrive.so 這兩個文件。
$ rm -f drive.o libdrive.so這里使用現有的 libdrive.a 動態庫，看能否轉化成 libdrive.so 文件。
(1) 之前說過.a相當于.o 文件的壓縮包，那么我們可以分離出 drive.o 文件
ar -x libdrive.a(2) 編譯生成 .so 文件
gcc -shared *.o -o libdrive.so(3) 查看導出函數
$ nm -D libdrive.so
00000000000010f9 T add
w __cxa_finalize@GLIBC_2.2.5
w __gmon_start__
w _ITM_deregisterTMCloneTable
w _ITM_registerTMCloneTable
$結果與上上面的 nm -D libdrive.so 輸出一致。作為驗證我們將使用這個轉化出的so動態庫測試對main()的鏈接和運行效果：
$ gcc main.c -L./ -ldrive -o main_share_from_libdrive_a
main.c: 在函數‘main’中:
main.c:6:18: 警告：隱式聲明函數‘add’ [-Wimplicit-function-declaration]
6 | int result = add(3, 5);
| ^~~
$ LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PWD ./main_share_from_libdrive_a
Sum: 8警告信息不管。運行效果符合預期，打印了3+5的結果。說明靜態庫轉成動態庫也是OK可以用的（實際場景gcc還要加-fPIC 參數來生成動態庫，以增強動態庫的通用性不依賴于固定地址，本文不深入解析 -fPIC，請讀者自己查信息 ）。
總結一下，經過以上4個場景的演示驗證，我們對Linux的動態庫、靜態庫之間的關系，有了更深入的認知。
