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2024年3月27日发(作者：)
Linux 动态库剖析
进程与 AP
级别： 中级
M. Tim Jones, 顾问工程师, Emulex Corp.
2008 年 9 月 08 日
动 态链接的共享库是 GNU/Linux® 的一个重要方面。该种库允许可执行文件在
运行时动态访问外部函数，从而（通过在需要时才会引入函数的方式）减少它们
对内存的总体占用。本文研究了创建和使 用静态库的过程，详细描述了开发它
们的各种工具，并揭秘了这些库的工作方式。
库用于将相似函数打包在一个单元中。然后这些单元就可为其他开发人员所共
享，并因此有了模块化编程这种说法 — 即，从模块中构建程序。Linux 支持两
种类型的库，每一种库都有各自的优缺点。静态库包含在编译时静态绑定到一个
程序的函数。动态库则不同，它是在加载应用程序时被加载的，而且它与应用程
序是在运行时绑定的。图 1 展示了 Linux 中的库的层次结构。
图 1. Linux 中的库层次结构
使用共享库的方法有两种：您既可以在运行时动态链接库，也可以动态加载库并
在程序控制之下使用它们。本文对这两种方法都做了探讨。
静 态库较适宜于较小的应用程序，因为它们只需要最小限度的函数。而对于需
要多个库的应用程序来说，则适合使用共享库，因为它们可以减少应用程序对内
存（包括 运行时中的磁盘占用和内存占用）的占用。这是因为多个应用程序可
以同时使用一个共享库；因此，每次只需要在内存上复制一个库。要是静态库的
话，每一个运行 的程序都要有一份库的副本。
GNU/Linux 提供两种处理共享库的方法（每种方法都源于 Sun Solaris）。您可
以动态地将程序和共享库链接并让 Linux 在执行时加载库（如果它已经在内存
中了，则无需再加载）。另外一种方法是使用一个称为动态加载的 过程，这样
程序可以有选择地调用库中的函数。使用动态加载过程，程序可以先加载一个特
定的库（已加载则不必），然后调用该库中的某一特定函数（图 2 展示了这两
种方法）。这是构建支持插件的应用程序的一个普遍的方法。我稍候将在本文探
讨并示范该应用程序编程接口（API）。
图 2. 静态链接与动态链接
用 Linux 进行动态链接
现 在，让我们深入探讨一下使用 Linux 中的动态链接的共享库的过程。当用户
启动一个应用程序时，它们正在调用一个可执行和链接格式（Executable and
Linking Format，ELF）映像。内核首先将 ELF 映像加载到用户空间虚拟内存中。
然后内核会注意到一个称为 .interp 的 ELF 部分，它指明了将要被使用的动态
链接器（/lib/），如清单 1 所示。这与 UNIX® 中的脚本文件的解
释器定义（#!/bin/sh）很相似：只是用在了不同的上下文中。
清单 1. 使用 readelf 来显示程序标题
mtj@camus:~/dl$ readelf -l dl
Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x8048618
There are 7 program headers, starting at offset 52
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz
MemSiz Flg Align
PHDR 0x000034 0x08048034 0x08048034 0x000e0
0x000e0 R E 0x4
INTERP 0x000114 0x08048114 0x08048114 0x00013
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