Use Shared Library in Linux

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執行檔如何尋找 shared library

ELF 將依賴的 shared library 存在 .dynamic section 的 DT_NEED 欄位。

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$ readelf -d main

Dynamic section at offset 0x868 contains 26 entries:
  Tag        Type                         Name/Value
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [./libfoo.so]
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [./libbar.so]
 0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libc.so.6]

如果是絕對路徑， dynamic linker 直接去該路徑存取 shared library。如果是相對路徑，則會依照以下順序到不同路徑下找 library：

  • LD_LIBRARY_PATH 環境變數指定的路徑
  • .dynamic section 中 DT_RUNPATH 欄位記錄的路徑
  • /etc/ld.so.conf 設定的路徑（實際上是讀取 /etc/ld.so.cache）
  • /lib
  • /usr/lib

因為一個個搜尋路徑很慢，所以指令 ldconfig 除了更新系統中 library 的 SO-NAME soft link 外，還會將這些 SO-NAME 以特殊的形式存在 /etc/ld.so.cache 作為 cache 以加快搜尋。所以增加、刪除或更新 shared library 以及修改 /etc/ld.so.conf 後，都要執行 ldconfig 來更新 SO-NAME。

環境變數

幾個跟 dynamic linking 有關的常用環境變數。

LD_LIBRARY_PATH

臨時改變 shared library 的搜尋路徑，開發跟 debug 的時候很好用。

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$ LD_LIBRARY_PATH=/home/foo ls

LD_PRELOAD

可以指定預先 load 的 shared library 或 object file，無論執行檔或使用的 shared library 有沒有依賴它。因為會使用先 load 的 shared library 的 symbol，所以可以用來改掉原本執行檔使用的 shared library，例如 standard C library。

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$ LD_PRELOAD=./libfoo.so ./main

LD_DEBUG

可以看 dynamic linker 的 debug 訊息，設成 help 可以看可設定的值。

建立 & 安裝 shared library

build 出 shared library：

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$ gcc -shared -fPIC -Wl,-soname,mysoname -o library_name sources

-shared 表示輸出 shared library，-fPIC 表示使用 PIC。-Wl 可以將參數傳給 linker。-soname 是指定 SO-NAME，如果不指定，shared library 預設沒有 SO-NAME，即無法用 ldconfig 建 soft link。shared library 的 SO-NAME 可以用 readelf -d 查看。

去除 symbol 資訊可以讓 shared library 檔案變小，常用在 release 時：

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$ strip libfoo.so

安裝 shared library 通常是放到系統相關的路徑下，例如 /lib、/usr/lib 等，然後執行 ldconfig 更新 soft link。不過通常安裝會用 make install 之類的指令，不需要手動 copy 跟 ldconfig。