Библиотеки с для линукса

Как уже неоднократно упоминалось в предыдущей главе, библиотека — это набор скомпонованных особым образом объектных файлов. Библиотеки подключаются к основной программе во время линковки. По способу компоновки библиотеки подразделяют на архивы (статические библиотеки, static libraries) и совместно используемые (динамические библиотеки, shared libraries). В Linux, кроме того, есть механизмы динамической подгрузки библиотек. Суть динамической подгрузки состоит в том, что запущенная программа может по собственному усмотрению подключить к себе какую-либо библиотеку. Благодаря этой возможности создаются программы с подключаемыми плагинами, такие как XMMS. В этой главе мы не будем рассматривать динамическую подгрузку, а остановимся на классическом использовании статических и динамических библиотек.

С точки зрения модели КИС, библиотека — это сервер. Библиотеки несут в себе одну важную мысль: возможность использовать одни и те же механизмы в разных программах. В Linux библиотеки используются повсеместно, поскольку это очень удобный способ «не изобретать велосипеды». Даже ядро Linux в каком-то смысле представляет собой библиотеку механизмов, называемых системными вызовами.

Статическая библиотека — это просто архив объектных файлов, который подключается к программе во время линковки. Эффект такой же, как если бы вы подключали каждый из файлов отдельно.

В отличие от статических библиотек, код совместно используемых (динамических) библиотек не включается в бинарник. Вместо этого в бинарник включается только ссылка на библиотеку.

Рассмотрим преимущества и недостатки статических и совместно используемых библиотек. Статические библиотеки делают программу более автономной: программа, скомпонованная со статической библиотекой может запускаться на любом компьютере, не требуя наличия этой библиотеки (она уже «внутри» бинарника). Программа, скомпонованная с динамической библиотекой, требует наличия этой библиотеки на том компьютере, где она запускается, поскольку в бинарнике не код, а ссылка на код библиотеки. Не смотря на такую зависимость, динамические библиотеки обладают двумя существенными преимуществами. Во-первых, бинарник, скомпонованный с совместно используемой библиотекой меньше размером, чем такой же бинарник, с подключенной к нему статической библиотекой (статически скомпонованный бинарник). Во-вторых, любая модернизация динамической библиотеки, отражается на всех программах, использующих ее. Таким образом, если некоторую библиотеку foo используют 10 программ, то исправление какой-нибудь ошибки в foo или любое другое улучшение библиотеки автоматически улучшает все программы, которые используют эту библиотеку. Именно поэтому динамические библиотеки называют совместно используемыми. Чтобы применить изменения, внесенные в статическую библиотеку, нужно пересобрать все 10 программ.

В Linux статические библиотеки обычно имеют расширение .a (Archive), а совместно используемые библиотеки имеют расширение .so (Shared Object). Хранятся библиотеки, как правило, в каталогах /lib и /usr/lib. В случае иного расположения (относится только к совместно используемым библиотекам), приходится немного «подшаманить», чтобы программа запустилась.

3.2. Пример статической библиотеки

Теперь давайте создадим свою собственную библиотеку, располагающую двумя функциями: h_world() и g_world(), которые выводят на экран «Hello World» и «Goodbye World» соответственно. Начнем со статической библиотеки.

Начнем с интерфейса. Создадим файл world.h: Здесь просто объявлены функции, которые будут использоваться.

Теперь надо реализовать серверы. Создадим файл h_world.c: Теперь создадим файл g_world.c, содержащий реализацию функции g_world(): Можно было бы с таким же успехом уместить обе функции в одном файле (hello.c, например), однако для наглядности мы разнесли код на два файла.

Читайте также: Gps windows или android

Теперь создадим файл main.c. Это клиент, который будет пользоваться услугами сервера:

Теперь напишем сценарий для make. Для этого создаем Makefile: Не забывайте ставить табуляции перед каждым правилом в целевых связках.

Осталось только проверить, работает ли программа и разобраться, что же мы такое сделали:

Итак, в приведенном примере появились три новые вещи: опции -l и -L компилятора, а также команда ar. Начнем с последней. Как вы уже догадались, команда ar создает статическую библиотеку (архив). В нашем случае два объектных файла объединяются в один файл libworld.a. В Linux практически все библиотеки имеют префикс lib.

Как уже говорилось, компилятор gcc сам вызывает линковщик, когда это нужно. Опция -l, переданная компилятору, обрабатывается и посылается линковщику для того, чтобы тот подключил к бинарнику библиотеку. Как вы уже заметили, у имени библиотеки «обрублены» префикс и суффикс. Это делается для того, чтобы создать «видимое безразличие» между статическими и динамическими библиотеками. Но об этом речь пойдет в других главах книги. Сейчас важно знать лишь то, что и библиотека libfoo.so и библиотека libfoo.a подключаются к проекту опцией -lfoo. В нашем случае libworld.a «урезалось» до -lworld.

Опция -L указывает линковщику, где ему искать библиотеку. В случае, если библиотека располагается в каталоге /lib или /usr/lib, то вопрос отпадает сам собой и опция -L не требуется. В нашем случае библиотека находится в репозитории (в текущем каталоге). По умолчанию линковщик не просматривает текущий каталог в поиске библиотеки, поэтому опция -L. (точка означает текущий каталог) необходима.

3.3. Пример совместно используемой библиотеки

Для того, чтобы создать и использовать динамическую (совместно используемую) библиотеку, достаточно переделать в нашем проекте Makefile.

Внешне ничего не изменилось: программа компилируется, запускается и выполняет те же самые действия, что и в предыдущем случае. Изменилась внутренняя суть, которая играет для программиста первоочередную роль. Рассмотрим все по порядку.

Правило для сборки binary теперь содержит пугающую опцию -Wl,-rpath,. Ничего страшного тут нет. Как уже неоднократно говорилось, компилятор gcc сам вызывает линковщик ld, когда это надо и передает ему нужные параметры сборки, избавляя нас от ненужной платформенно-зависимой волокиты. Но иногда мы все-таки должны вмешаться в этот процесс и передать линковщику «свою» опцию. Для этого используется опция компилятора -Wl,option,optargs. Расшифровываю: передать линковщику (-Wl) опцию option с аргументами optargs. В нашем случае мы передаем линковщику опцию -rpath с аргументом . (точка, текущий каталог). Возникает вопрос: что означает опция -rpath? Как уже говорилось, линковщик ищет библиотеки в определенных местах; обычно это каталоги /lib и /usr/lib, иногда /usr/local/lib. Опция -rpath просто добавляет к этому списку еще один каталог. В нашем случае это текущий каталог. Без указания опции -rpath, линковщик «молча» соберет программу, но при запуске нас будет ждать сюрприз: программа не запустится из-за отсутствия библиотеки. Попробуйте убрать опцию -Wl,-rpath,. из Makefile и пересоберите проект. При попытке запуска программа binary завершится с кодом возврата 127 (о кодах возврата будет рассказано в последующих главах). То же самое произойдет, если вызвать программу из другого каталога. Верните обратно -Wl,-rpath. пересоберите проект, поднимитесь на уровень выше командой cd .. и попробуйте запустить бинарник командой world/binary. Ничего не получится, поскольку в новом текущем каталоге библиотеки нет.

Есть один способ не передавать линковщику дополнительных опций при помощи -Wl — это использование переменной окружения LD_LIBRARY_PATH. В последующих главах мы будем подробно касаться темы окружения (environment). Сейчас лишь скажу, что у каждого пользователя есть так называемое окружение (environment) представляющее собой набор пар ПЕРЕМЕННАЯ=ЗНАЧЕНИЕ, используемых программами. Чтобы посмотреть окружение, достаточно набрать команду env. Чтобы добавить в окружение переменную, достаточно набрать export ПЕРЕМЕННАЯ=ЗНАЧЕНИЕ, а чтобы удалить переменную из окружения, надо набрать export -n ПЕРЕМЕННАЯ. Будьте внимательны: export — это внутреннаяя команда оболочки BASH; в других оболочках (csh, ksh, . ) используются другие команды для работы с окружением. Переменная окружения LD_LIBRARY_PATH содержит список дополнительных «мест», разделенных двоеточиеями, где линковщих должен искать библиотеку.

Не смотря на наличие двух механизмов передачи информации о нестандартном расположении библиотек, лучше помещать библиотеки в конечных проектах в /lib и в /usr/lib. Допускается расположение библиотек в подкаталоги /usr/lib и в /usr/local/lib (с указанем -Wl,-rpath). Но заставлять конечного пользователя устанавливать LD_LIBRARY_PATH почти всегда является плохим стилем программирования.

Следующая немаловажная деталь — это процесс создания самой библиотеки. Статические библиотеки создаются при помощи архиватора ar, а совместно используемые — при помощи gcc с опцией -shared. В данном случае gcc опять же вызывает линковщик, но не для сборки бинарника, а для создания динамической библиотеки.

Источник

Компилируем и запускаем программы C, C++ в Linux

Это краткое руководство объясняет, как компилировать и запускать программы на Си/Си++ в операционной системе GNU/Linux.

Если вы студент или новый пользователь Linux, который переходит с платформы Microsoft, то вам может быть интересно, как запускать программы на Си или Си++ в дистрибутиве Linux. Мы должны понимать, что компиляция и запуск кода на платформах Linux немного отличается от Windows.

Установка необходимых инструментов

Как вы, наверное, уже понимаете, для запуска кода нужно установить необходимые инструменты и компиляторы для работы. Ниже мы опишем как установить все инструменты разработки в Linux.

Для работы и тестирования у нас должен быть сервер с Linux. Лучший вариант — это VPS. В зависимости от географии проекта обычно выбирают две страны для серверов — VPS США и VPS России.

В этом кратком руководстве мы обсудим, как установить средства разработки в такие дистрибутивы Linux, как Arch Linux, CentOS, RHEL, Fedora, Debian, Ubuntu, openSUSE и др.

Эти средства разработки включают в себя все необходимые приложения, такие как компиляторы GNU GCC C/C++, make, отладчики, man-страницы и другие, которые необходимы для компиляции и сборки нового программного обеспечения и пакетов.

Инструменты разработчика могут быть установлены как по отдельности, так и все сразу. Мы собираемся установить все сразу, чтобы нам было намного проще работать.

Установка в Arch Linux

Для установки средств разработки в Arch Linux и его дистрибутивов, таких как Antergos, Manjaro Linux, просто запустите:

Вышеуказанная команда установит следующие пакеты в ваши системы на базе Arch:

Просто нажми ENTER, чтобы установить их все.

Если вы хотите установить пакет в определенную группу пакетов, просто введите его номер и нажмите ENTER, чтобы продолжить установку.

Установка средств разработки в RHEL, CentOS

Для установки средств разработки в Fedora, RHEL и его клонах, таких как CentOS, Scientific Linux, выполните следующие команды как пользователь root:

Вышеуказанная команда установит все необходимые инструменты разработчика, например:

autoconf
automake
bison
byacc
cscope
ctags
diffstat
doxygen
elfutils
flex
gcc/gcc-c++/gcc-gfortran
git
indent
intltool
libtool
patch
patchutils
rcs
subversion
swig

Установка инструментов разработки в Debian, Ubuntu и дистрибутивы

Для установки необходимых инструментов разработчика в системах на базе DEB, запустите:

Эта команда предоставит все необходимые пакеты для настройки среды разработки в Debian, Ubuntu и его дистрибутивов.

binutils
cpp
gcc-5-locales
g++-multilib
g++-5-multilib
gcc-5-doc
gcc-multilib
autoconf
automake
libtool
flex
bison
gdb
gcc-doc
gcc-5-multilib
and many.

Теперь у Вас есть необходимые средства разработки для создания программного обеспечения в Linux.

Скрипт Mangi

Если Вам не нравится метод установки средств разработки выше, есть также скрипт под названием «сценарий манги» (mangi), доступный для легкой настройки среды разработки в DEB-системах, таких как Ubuntu, Linux Mint и других производных Ubuntu.

После свежей установки Ubuntu возьмите этот скрипт из репозитория GitHub, сделайте его исполняемым и начните установку всех необходимых инструментов и пакетов для настройки полной среды разработки. Вам не нужно устанавливать инструменты один за другим.

Этот скрипт установит следующие среды разработки и инструменты на вашу систему Linux:

Node.js
NVM
NPM
Nodemon
MongoDB
Forever
git
grunt
bower
vim
Maven
Loopback
curl
python
jre/jdk
gimp
zip unzip and rar tools
filezilla
tlp
erlang
xpad sticky notes
cpu checker
kvm acceleration
Calibre Ebook Reader (I often use it to read programming books
Dict – Ubuntu Dictionary Database and Client (CLI based)

Сначала установите следующее:

Скачайте скрипт манги, используя команду:

Извлеките загруженный архив:

Вышеуказанная команда распакует zip-файл в папку под названием mangi-script-master в вашей текущей рабочей директории. Перейдите в каталог и сделайте скрипт исполняемым, используя следующие команды:

Наконец, запустите скрипт с помощью команды:

Пожалуйста, имейте в виду, что этот скрипт не полностью автоматизирован. Вам необходимо ответить на ряд вопросов «Да/Нет» для установки всех инструментов разработки.

Установка инструментов разработки в openSUSE/SUSE

Для настройки среды разработки в openSUSE и SUSE enterprise выполните следующие команды от имени root пользователя:

Проверка установки

Теперь проверим, были ли установлены средства разработки или нет. Для этого запустите:

Как видно из приведенного выше вывода, средства разработки были успешно установлены. Теперь можно начать разрабатывать свои приложения.

Настройка среды разработки

Скрипт под названием ‘mangi’ поможет вам настроить полное окружение в системах на базе Ubuntu.

Еще раз, после установки необходимых средств разработки проверить их можно с помощью одной из следующих команд:

Эти команды покажут путь установки и версию компилятора gcc.

Компиляция и запуск программ C, C++

Сначала посмотрим, как скомпилировать и запустить простую программу, написанную на языке Си.

Компиляция и запуск программ на C

Напишите свой код/программу в любимом редакторе CLI/GUI.

Я собираюсь написать свою программу на Си с помощью редактора nano.

Примечание. Вам необходимо использовать расширение .c для программ на Си или .cpp для программ на Си++.

Скопируйте/вставьте следующий код:

Нажмите Ctrl+O и Ctrl+X для сохранения и выхода из файла.

Чтобы скомпилировать программу, запустите:

Если в вашем коде/программе есть синтаксические или семантические ошибки, они будут отображены. Сначала необходимо их исправить, чтобы двигаться дальше. Если ошибки нет, то компилятор успешно сгенерирует исполняемый файл ostechnix в текущем рабочем каталоге.

Наконец, запустите программу с помощью команды:

Вы увидите вывод, как показано ниже:

Чтобы скомпилировать несколько исходных файлов (например, source1 и source2) в исполняемый файл, запустите:

Для разрешения предупреждений, необходима отладка символов на выходе:

Скомпилировать исходный код в инструкции ассемблера:

Скомпилировать исходный код без связывания:

Вышеприведенная команда создаст исполняемый файл под названием source.o.

Если ваша программа содержит математические функции:

За более подробной информацией обращайтесь к man-страницам (страницы руководства).

Компиляция и запуск программ на C++

Напишите вашу C++ программу в любом редакторе по вашему выбору и сохраните ее с расширением .cpp.

Пример простой C++ программы:

Чтобы скомпилировать эту программу на C++ в Linux, просто запустите:

Если ошибок не было, то можно запустить эту Си++ программу под Linux с помощью команды:

В качестве альтернативы мы можем скомпилировать приведенную выше программу на C++, используя команду «make«, как показано ниже.

Вы заметили? Я не использовал расширение .cpp в вышеприведенной команде для компиляции программы. Нет необходимости использовать расширение для компиляции Си++ программ с помощью команды make.

Запустите, используя команду:

За более подробной информацией обращайтесь к man-страницам.

Источник