Librerie statiche e condivise

Una libreria è un insieme di file oggetto compilati che è possibile riutilizzare in più programmi senza ricompilare ogni volta il codice sorgente.

In C ne esistono due tipi:

• Librerie statiche (.a), copiate nell'eseguibile al momento del collegamento
• Librerie condivise (.so), caricate durante l'esecuzione

Entrambi i tipi partono dai file oggetto. Si compilino i sorgenti con -c come di consueto.

Questi file .o sono il materiale di base che l'archiver o il linker impacchetterà.

L'archiver ar raggruppa i file oggetto in un archivio .a. Il nome convenzionale è lib<name>.a.

I flag significano: r inserisce, c crea se necessario, s scrive un indice.

Si esegua il collegamento con -L per la directory di ricerca e -l per il nome della libreria (si omettano il prefisso lib e il suffisso .a).

Il codice necessario viene copiato nell'eseguibile, che può quindi funzionare autonomamente.

Il collegamento statico è semplice e autonomo:

• L'eseguibile contiene tutto e non ha dipendenze durante l'esecuzione
• Tuttavia, ogni programma che ne contiene una copia produce binari più grandi
• Per correggere un bug della libreria è necessario ricollegare ogni programma che la utilizza

Le librerie condivise possono essere caricate a qualsiasi indirizzo di memoria, quindi il loro codice deve essere indipendente dalla posizione. Si compili con -fPIC.

In questo modo viene generato codice che usa indirizzi relativi invece di indirizzi fissi.

Si crei il file .so con -shared. La convenzione prevede il nome lib<name>.so.

A differenza di un archivio statico, questo è un oggetto realmente collegato che il loader può mappare durante l'esecuzione.

Il collegamento è identico al caso statico. La differenza è che il codice non viene copiato: viene registrato solo un riferimento.

L'eseguibile rimane piccolo, ma ora dipende dalla possibilità di trovare libmymath.so durante l'esecuzione.

All'avvio, il loader dinamico cerca il file .so nei percorsi standard. Una libreria nella directory corrente non si trova in quell'elenco.

Per i test, si indichi al loader dove cercarla con LD_LIBRARY_PATH (Linux).

Le librerie condivise sacrificano la semplicità a favore della flessibilità:

• Una sola copia in memoria viene condivisa da molti programmi, risparmiando RAM e spazio su disco
• Una correzione di bug nel file .so è disponibile per ogni programma senza ricollegarlo
• Tuttavia, il programma non si avvia se il file .so manca o è incompatibile

Quest'ultimo rischio è il classico problema delle 'dipendenze infernali'.

Due strumenti aiutano a vedere da quali librerie dipende un binario:

• ldd app elenca le librerie condivise necessarie al loader durante l'esecuzione
• nm libmymath.a elenca i simboli (funzioni) contenuti in una libreria

Se ldd mostra 'not found', il loader non riesce a trovare il file .so nei propri percorsi di ricerca.

Abbini il flag all'obiettivo.

Ora è possibile compilare e collegare entrambi i tipi di libreria:

• Statica: ar rcs libX.a *.o; il codice viene copiato nel binario, che è autonomo ma più grande
• Condivisa: si compila con -fPIC, si crea con -shared e il codice viene caricato durante l'esecuzione
• Entrambe si collegano con -L e -l; le librerie condivise richiedono un percorso di ricerca durante l'esecuzione, come LD_LIBRARY_PATH

Ora dispone dell'intera toolchain, dal preprocessore alla compilazione.