Statische en gedeelde bibliotheken

Een bibliotheek is een verzameling gecompileerde objectbestanden die je in meerdere programma's kunt hergebruiken zonder de broncode telkens opnieuw te compileren.

C kent twee soorten:

• Statische bibliotheken (.a) die tijdens het linken naar het uitvoerbare bestand worden gekopieerd
• Gedeelde bibliotheken (.so) die tijdens runtime worden geladen

Beide soorten beginnen met objectbestanden. Compileer je bronbestanden zoals gebruikelijk met -c.

Deze .o-bestanden zijn het ruwe materiaal dat de archiver of linker verpakt.

De archiver ar bundelt objectbestanden in een .a-archief. De gebruikelijke naam is lib<name>.a.

De opties betekenen: r invoegen, c indien nodig aanmaken, s een index schrijven.

Link met -L voor de zoekmap en -l voor de bibliotheeknaam (laat het voorvoegsel lib en de uitgang .a weg).

De benodigde code wordt naar het uitvoerbare bestand gekopieerd, dat daarna zelfstandig werkt.

Statisch linken is eenvoudig en zelfstandig:

• Het uitvoerbare bestand bevat alles en heeft geen runtime-afhankelijkheid
• Maar elk programma met een eigen kopie levert grotere binaire bestanden op
• Voor een bugfix in een bibliotheek moet je elk programma dat deze gebruikte opnieuw linken

Gedeelde bibliotheken kunnen op elk geheugenadres worden geladen, dus hun code moet positie-onafhankelijk zijn. Compileer met -fPIC.

Dit genereert code die relatieve adressering gebruikt in plaats van vaste adressen.

Bouw het .so-bestand met -shared. De gebruikelijke naam is lib<name>.so.

In tegenstelling tot een statisch archief is dit een echt gelinkt object dat de lader tijdens runtime kan toewijzen.

Linken ziet er hetzelfde uit als bij de statische variant. Het verschil is dat de code niet wordt gekopieerd; alleen een verwijzing wordt vastgelegd.

Het uitvoerbare bestand blijft klein, maar is nu afhankelijk van het vinden van libmymath.so tijdens runtime.

Bij het opstarten zoekt de dynamische lader in standaardpaden naar het .so-bestand. De bibliotheek in de huidige map staat niet in die lijst.

Stuur de lader er met LD_LIBRARY_PATH naartoe (Linux) om te testen.

Gedeelde bibliotheken ruilen eenvoud in voor flexibiliteit:

• Eén kopie in het geheugen wordt door meerdere programma's gedeeld, wat RAM en schijfruimte bespaart
• Een bugfix in het .so-bestand komt elk programma ten goede zonder opnieuw te linken
• Maar het programma start niet als het .so-bestand ontbreekt of incompatibel is

Dit laatste risico staat bekend als de klassieke 'afhankelijkheidshel'.

Met twee hulpmiddelen kun je zien waartegen een binair bestand wordt gelinkt:

• ldd app toont de gedeelde bibliotheken die de lader tijdens runtime nodig heeft
• nm libmymath.a toont de symbolen (functies) in een bibliotheek

Als ldd 'not found' toont, kan de lader dat .so-bestand niet vinden in zijn zoekpad.

Je kunt nu beide soorten bibliotheken bouwen en linken:

• Statisch: ar rcs libX.a *.o, code wordt naar het binaire bestand gekopieerd; zelfstandig maar groter
• Gedeeld: compileer met -fPIC, bouw met -shared, code wordt tijdens runtime geladen
• Link beide met -L en -l; gedeelde bibliotheken hebben een runtime-zoekpad nodig, zoals LD_LIBRARY_PATH

Je beschikt nu over de volledige gereedschapsketen van preprocessor tot build.