Aix上使用库文件和编写库文件

Posted on 2008-12-31 13:45 Prayer 阅读(10815) 评论(2) 编辑收藏引用所属分类: C/C++ 、LINUX/UNIX/AIX

Aix上使用库文件和编写库文件。
一直以来，被动态链接库，静态库，静态链接，动态链接，最近又听到运行时链接弄得一塌糊涂。天下文章一大抄，知道的大家都知道，静态链接是编译时链接，生成的文件大，动态链接是运行时链接，生成的文件小。不知道的大家都不知道，或者大家都以为自己知道...有时windows，有时linux，有时Aix，有时gcc，有时g++，有时cc，有时xlc，有时.so，有时.a，有时.dll有时.lib有时.o，太多不一致，太多麻烦。
还有，因为工作的原因，经常在以Aix为工作环境，有的说.so是动态链接库，.a是静态链接库，但在Aix上咋看咋不像。
这周末，我花了两天时间研究Aix上的这些问题，用的是vac的xlc和ccs的ld，不能说现在有多了解，但至少不像以前那么糊涂了。现在做做总结。

一，链接文件和链接方式。
其实没有将动态链接和动态链接方式仔细地想一想，是导致我原来混乱的主要原因。之所以想到这个问题，是在工作中要编写一个库a，那我要编译a，然后要写另一个库b，b依赖于a，我又要编译b，在这个过程中，我开始思考，我当初编译a的时候是用的什么链接方式，我现在要用a了，那a又是什么？
于是我开始区分链接文件和链接方式，开始了以下实验
1，使用库文件libc.a，静态链接成可执行程序
hello.c

C代码

#include <stdio.h>
int main() {
printf("Hello, world!\n");
}

#include <stdio.h>
int main() {
printf("Hello, world!\n");
}

运行
# xlc  -o hello.o -c hello.c
生成目标文件hello.o
运行
ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc
想静态链接hello.o和libc.a，并生成可执行文件hello_s。我这里没有直接使用xlc来生成可执行文件，是想把其中每一步弄清楚，结果求知的代价就是大量的时间和无尽的搜索。-bnso是告诉ld静态链接。（你还可以用xlc的-E和-S参数看hello.c的预处理文件和汇编文件，再用as来编译汇编文件生成对象文件）
结果
ld: 0711-327 WARNING: Entry point not found: __start
ld: 0711-244 ERROR: No csects or exported symbols have been saved.
这里说没有找到__start，这个__start看起来很像系统的一个子历程。出现这个错的原因是因为我们没有在链接时加入这样一个库/usr/lib/crt0.o，如果你用xlc直接静态链接，那么这个库应该是xlc自己帮你加的（这个库好像是线程初始化相关），你可以通过nm命令查看这个目标文件相关的symbol，里面是包含有__start的。于是我们再运行
ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o
结果报错说一大堆符号找不到，
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .is_posix_tz
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .__icuinit
ld: 0711-345 Use the -bloadmap or -bnoquiet option to obtain more information.
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: __loadx
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: _system_TB_config
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: errno
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: .___bzero
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: smcr_timebase
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: .___memmove
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: .___memset
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: _system_configuration
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: disclaim
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: kwritev
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: kpwritev
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: kpwrite
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: kwrite
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: kopenx
...
ld提示可以用-bloadmap来查看具体的出错信息，于是我运行
ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bloadmap:out.txt
并查看输出文件，得到
...
ld: 0711-318 ERROR: Undefined symbols were found.
        The following symbols are in error:
Symbol                    Inpndx  TY CL Source-File(Object-File) OR Import-File{Shared-object}
                              RLD: Address  Section  Rld-type Referencing Symbol
----------------------------------------------------------------------------------------------
__loadx                   [262]   ER DS (/usr/lib/libc.a[shr.o])
                                   0006919c .data    R_POS    [1658]  <__loadx>
_system_TB_config         [792]   ER UA (/usr/lib/libc.a[shr.o])
                                   000691a8 .data    R_POS    [1664]  <_system_TB_config>
errno                     [8]     ER UA (/usr/lib/libc.a[shr.o])
                                   00068e3c .data    R_POS    [1226]
...
这说明是libc.a中的shr.o中的定义的一些符号找不到，于是我们将这个shr.o解出来，运行
ar -x /usr/lib/libc.a shr.o
得到shr.o，然后
ldd shr.o
得到输出
shr.o needs:
         /unix
         /usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
         /usr/lib/libc.a(shr.o)
这个shr.o需要以上三个库，libc.a我们已经包括了，那么哪里去找/unix这个库？相比现在所找不到的符号应该都是系统调用吧。查看ld的手册得知我们需要导入系统调用的符号表/lib/syscalls.exp
于是我们再运行
# ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp
结果还是报错
# ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .open
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .openx
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .is_posix_tz
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .__icuinit
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .send
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .nrecvmsg
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .nrecvfrom
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .recvmsg
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .recvfrom
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .recv
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .nsendmsg
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .sendmsg
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .sendto
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .naccept
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .accept
ld: 0711-224 WARNING: Duplicate symbol: .thread_wait
ld: 0711-345 Use the -bloadmap or -bnoquiet option to obtain more information.
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: encrypted_pw_passlen
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: crypt_r
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: max_history_size
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: getpass_auto
ld: 0711-317 ERROR: Undefined symbol: max_pw_passlen

但现在只有少量符号找不到了，我查看/lib下还有哪些exp，但是没有发现和加密解密相关，我又查看/lib/syscalls.exp的内容，发现里面也只是一些符号表，我怀疑是否可以自己创建一个符号表。结果网上的一篇资料证实了我的想法，于是我创建一个名为StaticLinkScript的文件，输入：
#!
encrypted_pw_passlen
crypt_r
max_history_size
getpass_auto
max_pw_passlen
接着运行：
# ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
虽然有些警告，但是hello_s还是生出来了。运行
# ./hello_s
Hello, world!成功出现，然后再运行
# ls -l
看到这个文件近3M，仅仅一个printf语句，可以估计这个是静态链接出来的文件了
-rw-r--r--    1 root     system           78 Nov 30 04:41 StaticLinkScript
-rw-r--r--    1 root     system         1812 Dec 02 07:52 crt0.syms
-rw-r--r--    1 root     system           64 Nov 29 09:39 hello.c
-rw-r--r--    1 root     system         1100 Dec 02 07:28 hello.o
-rwxr-xr-x    1 root     system      2963741 Dec 02 08:28 hello_s
-rw-r--r--    1 root     system        36438 Dec 02 08:00 out.txt
-r-xr-xr-x    1 root     system      5111233 Dec 02 08:03 shr.o
-rw-r--r--    1 root     system       657423 Nov 30 03:41 shr.syms
在运行
ldd hello_s
结果
hello_s needs:
         /unix
这充分证明hello_s是静态出链接出来的。好了，有了上面的经历，后面就简单了

2，使用库文件libc.a，动态链接成可执行程序
我们去掉-bstatic选项，运行
# ld -o hello_d hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
生成可以成功运行的可执行文件hello_d，我们再运行
# ldd hello_d
输出
hello_d needs:
         /usr/lib/libc.a(shr.o)
         /unix
         /usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
这说明hello_d是动态链接出来的。或者运行
# ls -l
得到
-rwxr-xr-x    1 root     system         4402 Dec 02 08:37 hello_d
-rwxr-xr-x    1 root     system      2963741 Dec 02 08:28 hello_s

这里我们得到一个结论，Aix上其实没有动态链接库和静态链接库的概念，只有共享对象的概念: shared object，即so，拿到一个.so，你可以将它静态链接到某个可执行程序上去，也可将它静态链接到某个可执行程序上去。

3，关于-bstatic选项和-nso选项
手册上说，它只将它之后的共享对象以静态链接的方式链接起来，所以，我们来看看以下结果
# ld -o hello_s -bstatic hello.o -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o hello_s2 -lc -bstatic hello.o /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o hello_s3 hello.o -bstatic -lc /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o hello_s4 -lc -bnso hello.o /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ls -l
-rwxr-xr-x    1 root     system         4402 Dec 02 08:37 hello_d
-rwxr-xr-x    1 root     system      2963741 Dec 02 08:28 hello_s
-rwxr-xr-x    1 root     system         4402 Dec 02 08:38 hello_s2
-rwxr-xr-x    1 root     system      2963741 Dec 02 08:39 hello_s3
-rwxr-xr-x    1 root     system      2963741 Dec 02 09:13 hello_s4

这验证了-bstatic并不是让所有共享对象以静态方式链接。同样，我们知道了.so和.o文件的区别，.so可以动态或静态链接到结果，而.o好像只能静态链接到结果，或者说.o根本就不是共享文件，不能用上动态链接的概念，只能说被链接，那么这里的链接就只能是将.o文件的静态链接了
另外，以上例子说明-bnso选项是对全局有效的。

4，编写“静态链接库”，和使用“静态链接库”
按照我们第3步的分析，所谓的静态链接库可以认为就是.o文件，aix上又可以把文件打包成.a文件。难怪有人会说.a就是静态链接库
我们先写源文件mylib.h和mylib.c
mylib.h

C代码

void hello();
mylib.c
#include <stdio.h>
int m1 = 1;
char m2[10];
char *m3 = "jjww";
void hello(){
int i = 0;
char name[10];
name[0] = 'l';
name[1] = 'i';
name[2] = 'u';
name[3] = '\0';
printf("success call from perl to c library: i=%d, name=%s, m3=%s\n", i, name, m3);
}

void hello();
mylib.c
#include <stdio.h>
int m1 = 1;
char m2[10];
char *m3 = "jjww";
void hello(){
int i = 0;
char name[10];
name[0] = 'l';
name[1] = 'i';
name[2] = 'u';
name[3] = '\0';
printf("success call from perl to c library: i=%d, name=%s, m3=%s\n", i, name, m3);
}

运行
# xlc -o mylib.o -c mylib.c
得到mylib.o，打包成mylib.a，运行
ar -r mylib.a mylib.o
好了，所谓的“静态链接库”就出来了
编写应用程序test_lib.c

C代码

#include "mylib.h"
int main() {
hello();
}

#include "mylib.h"
int main() {
hello();
}

运行
# xlc -o test_lib.o -c test_lib.c
得到对象文件test_lib.o
运行
# ld -o test_lib_s test_lib.o mylib.o -bnso /usr/lib/crt0.o -lc -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o test_lib_s2 test_lib.o mylib.a -bnso /usr/lib/crt0.o -lc -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o test_lib_d test_lib.o mylib.o /usr/lib/crt0.o -lc -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o test_lib_d2 test_lib.o mylib.a /usr/lib/crt0.o -lc -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# mv mylib.a libmylib.a
# ld -o test_lib_s3 test_lib.o -L"." -lmylib /usr/lib/crt0.o -lc -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ls -l
得到
-rwxr-xr-x    1 root     system         4868 Dec 02 09:22 test_lib_d
-rwxr-xr-x    1 root     system         4868 Dec 02 09:22 test_lib_d2
-rwxr-xr-x    1 root     system      2964203 Dec 02 09:19 test_lib_s
-rwxr-xr-x    1 root     system      2964203 Dec 02 09:19 test_lib_s2
-rwxr-xr-x    1 root     system         4870 Dec 02 09:28 test_lib_s3
前两个语句我是静态链接成可执行程序，接下来的两个采用动态链接，最后一个，我仿照libc.a生成了一个libmylib.a，想动态链接mylib.a，但是发现test_lib_s3比test_lib_d和test_lib_d2略大，而且
# ldd test_lib_s3
得到
test_lib_s3 needs:
         /usr/lib/libc.a(shr.o)
         /unix
         /usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
依赖列表中没有/libmylib.a，可以说明/libmylib.a还是被静态链接的，就和其他的test_lib.o一样

5，编写共享对象.so，和使用.so
# xlc -o libmylib.so  -qmkshrobj mylib.c
# xlc -o libmylib2.so -qmkshrobj -c mylib.c
生成共享对象libmylib.so，注意前者没有-c而后者有，libmylib2.so被生成为一般的oject文件，虽然其后缀是.so,比如
# ldd libmylib.so
输出
libmylib.so needs:
         /usr/lib/libc.a(shr.o)
         /unix
         /usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
# ldd libmylib2.so
输出
libmylib2.so needs:
除了大小和mylib.o一样外，libmylib2.so同样不依赖任何库
运行
# ld -o test_lib_ss  -lc libmylib.so test_lib.o -bnso /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o test_lib_dd  -lc libmylib.so test_lib.o /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ld -o test_lib_dd2 -lc -L"." libmylib.so test_lib.o /usr/lib/crt0.o -bI:/lib/syscalls.exp -bI:StaticLinkScript
# ldd test_lib_dd
test_lib_dd needs:
         /usr/lib/libc.a(shr.o)
Cannot find libmylib.so
         /unix
         /usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
# ldd test_lib_dd2
test_lib_dd2 needs:
         /usr/lib/libc.a(shr.o)
         ./libmylib.so
         /unix
         /usr/lib/libcrypt.a(shr.o)
test_lib_dd虽然成功生成，但是文件有问题，从ldd test_lib_dd2的结果看出，/libmylib.so是被动态链接了

参考资料
ld手册
xlc手册
http://linux.chinaitlab.com/c/769617_2.html
http://faq.csdn.net/read/201458.html
http://post.doit.wisc.edu/library/aix51/usr/share/man/info/en_US/a_doc_lib/libs/basetrf1/crypt.htm
http://blog.163.com/cn_prince/blog/static/638790120078289170781/
http://blog.solrex.cn/articles/the-true-story-of-hello-world.html

Feedback

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2015-10-27 21:50 by 东东

很好的讲解，学习了，感谢分享

# re: Aix上使用库文件和编写库文件 回复 更多评论

2015-12-01 15:00 by 蓝蓝

真的很不错，学习到很多

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