(HobNote)C言語関係[03]

C言語関係[03]

since 2015.09.23 last update 2016.03.12

例えばlsの依存する共有ライブラリを調べるには、

[hoge]$ which ls
/bin/ls
[hoge]$ ldd /bin/ls
    linux-gate.so.1 =>  (0x008ef000)
    libselinux.so.1 => /lib/libselinux.so.1 (0x00cb7000)
    librt.so.1 => /lib/librt.so.1 (0x00b8d000)
    libcap.so.2 => /lib/libcap.so.2 (0x008c8000)
    libacl.so.1 => /lib/libacl.so.1 (0x062fa000)
    libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x0098e000)
    libdl.so.2 => /lib/libdl.so.2 (0x00b70000)
    /lib/ld-linux.so.2 (0x0096c000)
    libpthread.so.0 => /lib/libpthread.so.0 (0x00b53000)
    libattr.so.1 => /lib/libattr.so.1 (0x00949000)

▲ ▼

静的ライブラリを作る

静的ライブラリは、arコマンドを使って複数のオブジェクトファイル(拡張子:o)を
書庫化したファイル(拡張子:a)にまとめたものである。

お試しで静的ライブラリ用に以下(stlib1.c, stlib2.c, stlib1and2.h)のようなソースを
テスト用のプログラム(stlib_test.c), そのMakefileを作ってみる。
ディレクトリ構成はm以下のようにする。

Directory構成

./
  + Makefile
  + stlib_test.c
  stlib/
    + stlib1and2.h
    + stlib1.c
    + stlib2.c

stlib1.c

//// stlib1.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "stlib1and2.h"

void print_a16 (void)
{
  char *cbuf;
  int ii = 0;

  cbuf = malloc (17);
  for ( ii = 0 ; ii< 16 ; ii++ )
    *(cbuf+ii) = 'a';

  *(cbuf+16) = '\0';
  printf("print_a16 result=%s\n", cbuf);

  free (cbuf);
}

void print_b32 (void)
{
  char *cbuf;
  int ii = 0;

  cbuf = malloc (33);
  for ( ii = 0 ; ii< 32 ; ii++ )
    *(cbuf+ii) = 'b';

  *(cbuf+32) = '\0';
  printf("print_b32 result=%s\n", cbuf);

  free (cbuf);
}

void print_c48 (void)
{
  char *cbuf;
  int ii = 0;

  cbuf = malloc (49);
  for ( ii = 0 ; ii< 48 ; ii++ )
    *(cbuf+ii) = 'c';

  *(cbuf+48) = '\0';
  printf("print_c48 result=%s\n", cbuf);

  free (cbuf);
}

stlib2.c

//// stlib2.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "stlib1and2.h"

void print_x16 (void)
{
  char *cbuf;
  int ii = 0;

  cbuf = malloc (17);
  for ( ii = 0 ; ii< 16 ; ii++ )
	*(cbuf+ii) = 'x';

  *(cbuf+16) = '\0';
  printf("print_x16 result=%s\n", cbuf);

  free (cbuf);
}

void print_y32 (void)
{
  char *cbuf;
  int ii = 0;

  cbuf = malloc (33);
  for ( ii = 0 ; ii< 32 ; ii++ )
	*(cbuf+ii) = 'y';

  *(cbuf+32) = '\0';
  printf("print_y32 result=%s\n", cbuf);

  free (cbuf);
}

void print_z48 (void)
{
  char *cbuf;
  int ii = 0;

  cbuf = malloc (49);
  for ( ii = 0 ; ii< 48 ; ii++ )
	*(cbuf+ii) = 'z';

  *(cbuf+48) = '\0';
  printf("print_z48 result=%s\n", cbuf);

  free (cbuf);
}

stlib1and2.h

//// stlib1and2.h

void print_a16 (void);
void print_b32 (void);
void print_c48 (void);

void print_x16 (void);
void print_y32 (void);
void print_z48 (void);

で、これからコンパイルしてオブジェクトファイルを生成する。

[hoge]$ gcc -c ./stlib1.c
[hoge]$ gcc -c ./stlib2.c
[hoge]$ ls
stlib1.c  stlib1.o  stlib1and2.h  stlib2.c  stlib2.o

これらのオブジェクトファイルをarコマンドで静的ライブラリにする。

[hoge]$ ar rcv stlib.a stlib1.o stlib2.o
a - stlib1.o
a - stlib2.o
[hoge]$ ls -l
合計 24
-rw-rw-r--. 1 xxxxxxxx xxxxxxxx 2996  mm月 dd 17:11 2015 stlib.a
-rw-rw-r--. 1 xxxxxxxx xxxxxxxx  705  mm月 dd 16:53 2015 stlib1.c
-rw-rw-r--. 1 xxxxxxxx xxxxxxxx 1360  mm月 dd 16:58 2015 stlib1.o
-rw-rw-r--. 1 xxxxxxxx xxxxxxxx  158  mm月 dd 16:58 2015 stlib1and2.h
-rw-rw-r--. 1 xxxxxxxx xxxxxxxx  705  mm月 dd 16:53 2015 stlib2.c
-rw-rw-r--. 1 xxxxxxxx xxxxxxxx 1360  mm月 dd 16:58 2015 stlib2.o

Makefileを作る。

Makefile

CC		= gcc
CFLAGS		= -Wall
SRCS		= stlib_test.c
OBJS		= $(SRCS:.c=.o)
LIBS		= ./stlib/stlib.a
PROGRAM		= stlib_test
all:		$(PROGRAM)
$(PROGRAM):	$(OBJS)
		$(CC) $(OBJS) $(LIBS) -o $(PROGRAM)

clean:;		rm -f *.o *~ $(PROGRAM)

###                   End of Makefile

テスト用のプログラム(stlib_test.c)をいろいろ変えてファイルサイズを見てみる。

stlib_test.c
(コンパイル後サイズ:5279ytes)

//// stlib_test.c

#include "./stlib/stlib1and2.h"

int main (void)
{
  print_a16();

  return 0;
}

stlib_test.c
(コンパイル後サイズ:5750ytes)

//// stlib_test.c

#include "./stlib/stlib1and2.h"

int main (void)
{
  print_a16();
  print_x16();

  return 0;
}

stlib_test.c
(コンパイル後サイズ:5766ytes)

//// stlib_test.c

#include "./stlib/stlib1and2.h"

int main (void)
{
  print_a16();
  print_x16();
  print_b32();

  return 0;
}

stlib_test.c
(コンパイル後サイズ:5766ytes)

//// stlib_test.c

#include "./stlib/stlib1and2.h"

int main (void)
{
  print_a16();
  print_x16();
  print_b32();
  print_y32();

  return 0;
}

左のと同じサイズだ

▲ ▼

共有ライブラリを作る

共有ライブラリは、静的ライブラリと異り共有ライブラリ内の関数を使ったプログラムをコンパイルするとき
その関数は、プログラム内に含まれず実行するときに呼び出されることになる
Linuxの場合は、拡張子がso(shared object)となるファイルが共有ライブラリである
gccで共有ライブラリを作成する手順を例を使ってざっくり記しておく

共有ライブラリとしてtest_func.cからtest_lib.soを作ってみる

test_func.c

// test_func.c

#include <stdio.h>

void hello_1 (void)
{
  printf("Hello_1 in test_lib.so\n");
}

void hello_2 (int num)
{
  int ii = 0;
  for ( ii = 0 ; ii < num ; ii++ ) {
    printf("line[%d/%d] ", (ii+1) , num);
    printf("Hello_2 in test_lib.so\n");  
  }
}

soファイルを作る。コンパイル手順は作り方1でも作り方2でもいい

作り方1

[hoge]$ ls
test_func.c
[hoge]$ gcc -c -fPIC -o test_func.o test_func.c
[hoge]$ ls
test_func.c   test_func.o
[hoge]$ gcc -shared -o test_lib.so test_func.o
[hoge]$ ls
test_func.c  test_func.o  test_lib.so

作り方2

[hoge]$ ls
test_func.c
[hoge]$ gcc -shared -fPIC -o test_func.so test_func.c
[hoge]$ ls
test_func.c  test_lib.so

ここで

-fPIC

コード生成規約オプション position-independent code
動的リンクとグローバルオフセットテーブルのサイズの制限を回避する
gcc.gnu.orgのサイトには、
"This option makes a difference on the m68k, PowerPC and SPARC."
と記載されているのでx86_64マシンには必要なさそうな気がするんだが、殆どの共有ライブラリに関するサイトには
-fPICをoptionに入れるように記載している。-fPICを付けたときとつけなかったときとではコンパイル後の
ファイルサイズは-fPICを付けたときの方が大きかったのでx86_64マシンでもコード生成内容が異るようなので
一応つける方向で。

-shared

shared objectの生成

共有ライブラリの関数を使った実行プログラムhello_prn.c

hello_prn.c

void hello_1 (void);
void hello_2 (int a);

void main (void)
{
  hello_2 (3);
  hello_1 ();
}

hello_prn.cをコンパイルする。

[hoge]$ gcc -o hello_prn hello_prn.c test_lib.so
[hoge]$ ls
hello_prn  hello_prn.c  test_func.c  test_lib.so

ライブラリパスを通して実行してみる

[hoge]$ LD_LIBRARY_PATH=./ ./hello_prn
line[1/3] Hello_2 in test_lib.so
line[2/3] Hello_2 in test_lib.so
line[3/3] Hello_2 in test_lib.so
Hello_1 in test_lib.so

参考にさせていただいたサイトのURL

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