Динамические библиотеки linux загрузка

Если Вы подумали, что фокусы с динамическими библиотеками кончились, то Вы очень сильно ошиблись. До того были цветочки, а ягодки будут сейчас 🙂

Оказывается, что использовать динамические библиотеки можно не только в начале загрузки, но и в процессе самой работы программы. Программа сама может вызывать любые функции из библиотеки, когда ей захочется. Для этого всего-лишь надо использовать библиотеку dl, которая позволяет линковать библиотеки «на лету». Она управляет загрузкой динамических библиотек, вызовом функций из них и выгрузкой после конца работы.

Для использования функций программной работы с динамическими библиотеками необходимо подключить заголовочный файл:

Чтобы вызывать какие-то функции из динамической библиотеки сначала надо открыть эту библиотеку (можно сказать «загрузить»). Открывается она функцией:

Параметр filename содержит путь до требуемой библиотеки, а параметр flag задает некоторые специфические флаги для работы. Функция возвращает указатель на загруженную библиотеку. В случае любой ошибки возвращается указатель NULL. В таком случае тест ошибки понятный человеку можно получить с помощью функции dlerror(). Пока мы не будем задумываться над этим, и я приведу стандартный код для открытия библиотеки:

После этого можно работать с библиотекой. А работа эта заключается в получении адреса требуемой функции из библиотеки. Получить адрес функции или переменной можно по ее имени с помощью функции:

Для этой функции требуется адрес загруженной библиотеки handle, полученный при открытии функцией dlopen(). Требуемая функция или переменная задается своим именем в переменной symbol.

Закрывается библиотека функцией:

При закрытии библиотеки динамический линковщик проверяет счетчик количества открытий библиотеки, и если она была открыта несколькими программами одновременно, то она не выгружается до тех пор, пока все программы не закроют эту библиотеку.

Для примера создадим программу, которая в качестве параметра получает название функции, которую она будет использовать в работе. Например, это будут математические функции возведения в степень. Создадим сначала динамическую библиотеку. Пишем ее код:

Сохраняем его в файл lib.c и создаем динамическую библиотеку libpowers.so следующими командами:

Теперь создаем основную программу в файле main.c:

Код главной программы готов. Требуется его откомпилировать с использованием библиотеки dl:

Получим программный файл main, который можно тестировать. Наша программа должна возводить значение 3.0 в требуемую нами степень, которая задается названием функции. Давайте попробуем:

Ну, как ?! Круто . Мы используем какие-то функции, зная лишь их название. Представьте открывающиеся возможности для программ, на основе этого метода можно создавать плагины для программ, модернизировать какие-то части, добавлять новые возможности и многое другое.

Источник

ИТ База знаний

Курс по Asterisk

Полезно

— Узнать IP — адрес компьютера в интернете

— Онлайн генератор устойчивых паролей

— Онлайн калькулятор подсетей

— Калькулятор инсталляции IP — АТС Asterisk

— Руководство администратора FreePBX на русском языке

— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке

— Руководство администратора по Linux/Unix

Серверные решения

Телефония

FreePBX и Asterisk

Настройка программных телефонов

Корпоративные сети

Протоколы и стандарты

Управление библиотеками в Linux

Когда библиотекарь — пингвин

4 минуты чтения

В данной статье мы посмотрим, что такое статические и динамические библиотеки. Местоположение библиотек по умолчанию. Определение используемых библиотек. Загрузка библиотек.

Онлайн курс по Linux

Мы собрали концентрат самых востребованных знаний, которые позволят тебе начать карьеру администратора Linux, расширить текущие знания и сделать уверенный шаг к DevOps

Библиотеки это набор функций, которые могут использоваться в различных программах. Библиотеки могут быть статические (библиотека привязывается к определенной программе или софт содержит данную библиотеку в своем теле.) и динамическими (библиотеки грузятся в оперативную память и используются). Плюсы первого варианта нет проблемы совместимости, т. к. софт уже в себе содержит библиотеку, библиотека всегда с собой. Но при этом программы становятся большие по размеры и т.к каждая может загружать свои библиотеки, а иногда и одинаковые. Второй вариант значительно лучше, сами программы по своему размеру меньше. Библиотека загружается один раз в оперативку. И следующая программа, которой необходимы такие же функции, берет и использует эти данные.

По умолчанию библиотеки в Linux находятся в двух папках. Это корневая папка /lib в ней находятся библиотеки, которые используют программы, расположенные в корневой папке /bin.

И есть вторая папка /usr/lib. В ней находятся библиотеки, которые используют программы расположенные /usr/bin. Пути к библиотекам указаны файле /etc/ld.so.conf. Данный файл можно просмотреть стандартным способом, через утилиту cat.

Видим, что написано включить все библиотеки, которые расположены по пути, указанном в файле. Те которые оканчиваются на .conf. Он просто включает в себя все настройки, которые находятся в конфигурационных файлах, в данной директории. Переходим в данную директорию.

В данной директории мы можем видеть 2 файла конфигурации, в зависимости от версии и наполнения операционной системы их может быть и больше. Ну и соответственно в конфигурационных файлах находятся пути к директориям, где лежат необходимые для работы библиотеки. Если мы ставим какое, то свое программное обеспечение, которому необходимы дополнительные библиотеки, не идущие в составе дистрибутива linux, то в данной директории может создаться свой конфигурационный файл. Например: если мы используем систему виртуализации VMware, то к каждой VM устанавливаем VMware tools то данное программное обеспечение создаст свой конфигурационный файл с путями для своих библиотек.

Переходим в директорию cd /etc/ и отсортируем так, чтобы в результатах все, что содержит ld.

Видим 3 основных конфигурационных файла. ld.so.conf — это файл конфигурации в котором написано откуда брать дополнительные библиотеки. Директория ls.so.conf.d в которой находятся дополнительные конфигурационные файлы и ld.so.cache это кэш библиотек. Он у нас выстраивается каждый раз для того, чтобы программы при необходимости при запросе библиотек не копались в файлах, а сразу брали из загруженного в оперативную память кэша. Т.е. если мы вносим какие-то изменения в файл конфигурации, добавляем какие-то конфигурационные файлы нам необходимо обновить этот кэш. Кэш обновляется командой ldconfig. Этого, собственно, достаточно, чтобы прогрузить все библиотеки в кэш.

Давайте посмотрим, как, определить какими библиотеками пользуется какая программа.

Для этого мы будем использовать команду ldd и путь к бинарному файлу. Например: Программа ls которая используется для вывода списка файлов в каталоге. Она находится в каталоге /bin/ls.

В результате получим мы следующее:

Мы видим, какие so использует данная программа и соответственно ссылки на них, где они расположены, собственно, so — это наши библиотеки в данном случае.

Возможно добавление библиотек вручную, это может потребоваться если мы ставим совершенно стороннее программное обеспечение, которое очень трудно взаимодействует с Linux или устаревшее. Т.е. которое само не может создать конфигурационный файл и разнести библиотеки в системные директории Linux. Если мы хотим сделать это вручную, тогда нам необходим тот самый файл /etc/ld.so.conf. В данный файл мы можем дописать путь к файлу конфигурации библиотек тех, которые нам нужны. Либо есть более легкий вариант с использованием переменной export LD_LIBRARY_PATH и указать путь к тем особенным библиотекам, которые будет использовать наша «особенная» программа. Обычно все стороннее программное обеспечение устанавливается в папку /opt. Итоговый вариант будет выглядеть как: export LD_LIBRARY_PATH=/opt/soft/lib и когда пройдет экспорт, у нас попробует погрузится из этого пути библиотека, но перед этим необходимо не забыть сделать ldconfig.

Мини — курс по виртуализации

Знакомство с VMware vSphere 7 и технологией виртуализации в авторском мини — курсе от Михаила Якобсена

Источник

Блог Программиста

Идеи, мысли, проблемы.

понедельник, 11 ноября 2013 г.

Динамические библиотеки под Linux на С++.

Для того, чтобы действительно научиться работать с какой-то технологией, по ней надо рассказать. Этим я сегодня и займусь. Итак. Буду я писать, как пользоваться динамическими библиотеками в C++ на GNU Linux. Использовать буду компилятор g++.
А писать мы будем библиотечку, реализующую какое-нибудь простенькое шифрование.

Система директорий

Определение интерфейса

Этот файл мы сохраним в Plugins/public/plugin_interface.h. Это описание структуры библиотечного класса и функция, возвращающая этот класс из сообщенной в неё библиотеки.
Возвращает она библиотеку путём вызова функции create из этой библиотеки. А библиотекописатель уже должен позаботиться, чтобы у него была функция create и чтобы эта функция была extern «C», чтоб её можно было вызвать c помощью ldsym.

Добавление функционала, единого для всех библиотек.

Перед тем, как реализовывать интерфейс, определим, некоторые общие правила для всех библиотек. Первое, конечно — интерфейс, который необходимо наследовать. Ещё пусть все библиотеки будут принимать конфигурационный файл в формате JSON. Это значит, что все библиотеки должны уметь его парсить. Класть в каждую библиотеку по набору классов, для работы с JSON не умно. Поможет нам уже созданный каталог common. В этот каталог мы поместим набор классов для парсинга JSON. На просторах интернета я нашел замечательную легковесную библиотеку vjson. Она полностью нам подходит. Теперь каталог common выглядит так:

├── block_allocator.cpp
├── block_allocator.h
├── json.cpp
├── json_doc.h
├── json.h
├── utils.cpp
└── utils.h

Файлы utils* я создал самостоятельно. В них определил функцию find, которая способна по тектовому ключу найти тектовое значение в json файле.

Реализация интерфейса библиотеки

Для этого создадим каталог SimpleCrypt в Plugins и создадим там файл. simple_crypt.h
и simple_crypt.cpp.
Вот содержание simple_crypt.h:

Как видите, всего-то реализация интерфейса PluginInterface c добавленной одной служебной функцией, создающей экземпляр класса SimpleCrypt. Но самый сок внутри simple_crypt.cpp

Функционал очень простой. Библиотека читает JSON файл, находит в нём соответствия между символами и производит замену.

Компиляция библиотеки:

Написание клиента и тестирование библиотеки:

Самое важное — это чтобы библиотека работала. Для тестирования этого напишем такого клиента.

У неё простая логика. В качестве первого параметра принимается файл библиотеки, вторым параметром передаётся json файл с параметрами. Клиент извлекает из библиотеки реализацию класса, который уже займётся простейшим шифрованием. Вот и всё.
Выполняется это так:

Источник

Создание и использование динамических библиотек, написанных на различных языках (C/C++, Pascal)

Задача

Передо мной возникла задача написать загрузчик библиотек, имеющий возможность предоставить какие-то интерфейсные функции внешней динамической библиотеке. Решение должно быть максимально кроссплатформенно (как минимум, работать на Linux и Windows). Загружаться должны библиотеки, написанные на различных языках программирования, поддерживающих создание динамических библиотек. В качестве примера были выбраны языки C и Pascal.

Решение

Основной загрузчик библиотек написан на языке C. Для того, чтобы загружаемые библиотеки имели возможность использовать функции основной программы, основная программа разделена на 2 части: на основной и подгружаемый модули. Основной модуль нужен просто для запуска программы, подгружаемый модуль — это также динамическая библиотека, связываемая с основным модулем во время его запуска. В качестве компиляторов были выбраны gcc (MinGW для Windows) и fpc.
Здесь будет приведён упрощённый пример программы, позволяющий разобраться в данном вопросе и учить первокурсников писать модули к своей программе (в школе часто преподают именно Pascal).

Загрузчик библиотек

main.c

А это модуль, отвечающий за загрузку динамических библиотек, который сам вынесен в динамическую библиотеку для того, чтобы подгружаемые библиотеки имели возможность использовать предоставляемые им функции:

loader.c

Заголовочные файлы

loader.h

Вот интерфейс загрузчика для загружаемых им динамических библиотек (перечень функций, которые динамические библиотеки могут использовать в основной программе):

functions.h

Как видно, здесь всего одна функция printString для примера.

Компиляция загрузчика

Пример недистрибутивной компиляции (в случае Windows в опции компилятора просто нужно добавить -DWIN32):

Дистрибутивная компиляция от недистрибутивной отличается тем, что в дистрибутивном случае динамические библиотеки ищутся в /usr/lib и имеют вид lib$(NAME).so.$(VERSION), в случае недистрибутивной компиляции они называются lib$(NAME).so, а ищутся в каталоге запуска программы.

Теперь посмотрим, что у нас получилось после компиляции:

Тут видим, что функции, отмечаемые как U ищутся во внешних динамических библиотеках, а функции, отмечаемые как T предоставляются модулем. Это бинарный интерфейс программы (ABI).

Динамические библиотеки

Библиотека на языке C

Здесь везде окружение extern «C» <> нужно для того, чтобы нашу программу можно было компилировать при помощи C++-компилятора, такого, как g++. Просто в C++ можно объявлять функции с одним и тем же именем, но с разной сигнатурой, соответственно в этом случае используется так называемая декорация имён функций, то есть сигнатура функций записывается в ABI. Окружение extern «C» <> нужно для того, чтобы не использовалась эта декорация (тем более, что эта декорация зависит от используемого компилятора).

Компиляция

Если мы уберём в нашем модуле окружение extern «C» <> и скомпилируем при помощи g++ вместо gcc, то увидим следующее:

То есть, как и ожидалось, ABI библиотеки изменился, теперь наш загрузчик не сможет увидеть функцию run в этой библиотеке:

Библиотека на языке Pascal

Как мы увидели выше, для того, чтобы наш загрузчик видел функции в динамических библиотеках, созданных компилятором C++, пришлось дополнять наш код вставками extern «C» <>, это притом, что C/C++-компиляторы и языки родственные. Что уж говорить про компилятор FreePascal совершенно другого языка — Pascal? Естественно, что и тут без дополнительных телодвижений не обойтись.

Для начала нам нужно научиться использовать экспортированные в C функции для динамических библиотек. Вот пример аналогичного C/C++ заголовочного файла на языке Pascal:

func.pas

Вот пример самого модуля на языке Pascal:

modul.pas

Компиляция

Смотрим ABI получившейся библиотеки:

Как видим, ничего лишнего, однако настораживает предупреждение ld во время компиляции. Находим в гугле возможную причину предупреждения, это связано с компиляцией без PIC (Position Independent Code — код не привязан к физическому адресу), однако в man fpc находим, что наша опция -Cg должна генерировать PIC-код, что само по себе странно, видимо fpc не выполняет своих обещаний, либо я делаю что-то не так.

Теперь попробуем убрать в нашем заголовочном файле кусок name ‘printString’ и посмотрим, что выдаст компилятор теперь:

Как видно, декорация в FreePascal совсем другого рода, чем в g++ и тоже присутствует.
При запуске с этим модулем получаем:

А с правильным модулем получаем:

Вот и всё, своей задачи — использование динамических библиотек, написанных на различных языках — мы достигли, и наш код работает как под Linux, так и под Windows (у самого Mac’а нет, поэтому не смотрел, как там с этим). Кроме того, загруженные библиотеки имеют возможность использовать предоставляемые в основной программе функции для взаимодействия с ней (то есть являются плагинами основной программы).

Сам загрузчик может выполняться в отдельном процессе, чтобы эти плагины не смогли сделать ничего лишнего с основной программой. Соответственно, основная программа может быть написана на любом другом удобном языке программирования (например, на Java или на том же C++).

Источник

Динамические библиотеки linux загрузка