练习29：库和链接

C语言编程的核心能力之一就是链接OS所提供的库。链接是一种为你的程序添加额外特性的方法，这些特性由其它人在系统中创建并打包。你已经使用了一些自动包含的标准库，但是我打算对库的不同类型和它们的作用做个解释。

首先，库在每个语言中都没有良好的设计。我不知道为什么，但是似乎语言的设计者都将链接视为不是特别重要的东西。它们通常令人混乱，难以使用，不能正确进行版本控制，并以不同的方式链接到各种地方。

C没有什么不同，但是C中的库和链接是Unix操作系统的组件，并且可执行的格式在很多年前就设计好了。学习C如何链接库有助于理解OS如何工作，以及它如何运行你的程序。

C中的库有两种基本类型：

静态

你可以使用和ranlib来构建它，就像上个练习中的libYOUR_LIBRARY.a那样（Windows下后缀为.lib）。这种库可以当做一系列.o对象文件和函数的容器，以及当你构建程序时，可以当做是一个大型的.o文件。

动态

它们通常以.so（Linux）或.dll（Windows）结尾。在OSX中，差不多有一百万种后缀，取决于版本和编写它的人。严格来讲，OSX中的.dylib，.bundle和framework这三个之间没什么不同。这些文件都被构建好并且放置到指定的地方。当你运行程序时，OS会动态加载这些文件并且“凭空”链接到你的程序中。

我倾向于对小型或中型项目使用静态的库，因为它们易于使用，并且工作在在更多操作系统上。我也喜欢将所有代码放入静态库中，之后链接它来执行单元测试，或者链接到所需的程序中。

动态库适用于大型系统，它的空间十分有限，或者其中大量程序都使用相同的功能。这种情况下不应该为每个程序的共同特性静态链接所有代码，而是应该将它放到动态库中，这样它仅仅会为所有程序加载一份。

我创建了两个源文件来完成它。一个用于构建libex29.so库，另一个是个叫做ex29的程序，它可以加载这个库并运行其中的程序：

这里面没什么神奇之处。其中故意留了一些bug，看你是否注意到了。你需要在随后修复它们。

我们将要使用，dlsym，和dlclose函数来处理上面的函数。

我现在会拆分这个程序，便于你理解这一小段代码其中的原理。

ex29.c:5

我随后会使用这个函数指针定义，来调用库中的函数。这没什么新东西，确保你理解了它的作用。

ex29.c:17

在为一个小型程序做必要的初始化后，我使用了dlopen函数来加载由lib_file表示的库。这个函数返回一个句柄，我们随后会用到它，就像来打开文件那样。

ex29.c:18

如果出现错误，我执行了通常的检查并退出，但是要注意最后我使用了dlerror来查明发生了什么错误。

ex29.c:20

ex29.c:23

接着我调用func函数，获得返回值并进行检查。

ex29.c:26

最后，我像关闭文件那样关闭了库。通常你需要在程序的整个运行期间保证它们打开，所以关闭操作并不非常实用，我只是在这里演示它。

既然你已经知道这些文件做什么了，下面是我的shell会话，用于构建libex29.so和ex29并随后运行它。下面的代码中你可以学到如何手动构建：

需要注意，你可能需要在不同OS、不同OS的不同版本，以及不同OS的不同版本的不同编译器上执行构建，则需要修改构建共享库的方式。如果我构建libex29.so的方式在你的平台上不起作用，请告诉我，我会为其它平台添加一些注解。

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打开lbex29.so，并且使用能够处理二进制的编辑器编辑它。修改一些字节，然后关闭。看看你是否能使用dlopen函数来打开它，即使你修改了它。

你注意到我在libex29.c中写的不良代码了吗？我使用了一个for循环来检查'\0'的结尾，修改它们使这些函数总是接收字符串长度，并在函数内部使用。
将ex29.c改为tests/ex29_tests.c，使它做为单元测试执行。使它能够正常工作，意思是你需要修改它让它加载build/libex29.so文件，并且运行上面我手写的测试。
阅读man dlopen文档，并且查询所有有关函数。尝试dlopen的其它选项，比如RTLD_NOW。