Bibliotecas estáticas y compartidas

Una biblioteca es un conjunto de archivos objeto compilados que puede reutilizar en varios programas sin tener que volver a compilar el código fuente cada vez.

C tiene dos tipos:

• Bibliotecas estáticas (.a), cuyo contenido se copia en el ejecutable durante el enlazado
• Bibliotecas compartidas (.so), que se cargan durante la ejecución

Ambos tipos parten de archivos objeto. Compile los archivos fuente con -c, como de costumbre.

Estos archivos .o son la materia prima que el archivador o el enlazador empaquetará.

El archivador ar agrupa archivos objeto en un archivo .a. El nombre convencional es lib<name>.a.

Las opciones significan: r insertar, c crear si es necesario y s escribir un índice.

Enlace con -L para indicar el directorio de búsqueda y con -l para indicar el nombre de la biblioteca (omita el prefijo lib y el sufijo .a).

El código necesario se copia en el ejecutable, que después puede ejecutarse de forma independiente.

El enlazado estático es sencillo y autónomo:

• El ejecutable contiene todo lo necesario; no tiene dependencias durante la ejecución
• Pero cada programa que contiene una copia produce binarios más grandes
• Corregir un error de la biblioteca requiere volver a enlazar cada programa que la utilizaba

Las bibliotecas compartidas pueden cargarse en cualquier dirección de memoria, por lo que su código debe ser independiente de la posición. Compile con -fPIC.

Esto genera código que utiliza direccionamiento relativo en lugar de direcciones fijas.

Compile el archivo .so con -shared. La convención es lib<name>.so.

A diferencia de un archivo estático, este es un objeto enlazado real que el cargador puede mapear durante la ejecución.

El enlazado es idéntico al caso estático. La diferencia es que el código no se copia; solo se registra una referencia.

El ejecutable sigue siendo pequeño, pero ahora depende de encontrar libmymath.so durante la ejecución.

Al iniciar, el cargador dinámico busca el archivo .so en las rutas estándar. Una biblioteca del directorio actual no se encuentra en esa lista.

Para hacer pruebas, indique al cargador dónde encontrarla con LD_LIBRARY_PATH (Linux).

Las bibliotecas compartidas intercambian simplicidad por flexibilidad:

• Muchos programas comparten una sola copia en memoria, lo que ahorra RAM y espacio en disco
• Una corrección de errores en el archivo .so beneficia a todos los programas sin volver a enlazarlos
• Pero el programa no se inicia si falta el archivo .so o es incompatible

Este último riesgo es el clásico «infierno de dependencias».

Dos herramientas le ayudan a ver con qué enlaza un binario:

• ldd app muestra las bibliotecas compartidas que el cargador necesitará durante la ejecución
• nm libmymath.a muestra los símbolos (funciones) que contiene una biblioteca

Si ldd muestra «not found», el cargador no puede localizar ese archivo .so en su ruta de búsqueda.

Relacione la opción con su objetivo.

Ya puede compilar y enlazar ambos tipos de bibliotecas:

• Estáticas: ar rcs libX.a *.o; el código se copia en el binario, que es autónomo pero más grande
• Compartidas: compile con -fPIC y cree la biblioteca con -shared; el código se carga durante la ejecución
• Enlace ambos tipos con -L y -l; las bibliotecas compartidas necesitan una ruta de búsqueda durante la ejecución, como LD_LIBRARY_PATH

Ya dispone de toda la cadena de herramientas, desde el preprocesador hasta la compilación.