Bibliotecas
o Librerías

Compilando...

¿Como compilabamos?




Primero compilamos:

$ gcc -c holalib.c

Y luego llamamos al linker:

gcc -o hola hola.o

Por que usamos librerias

• Usamos C y tiene poca funcionalidad por si solo
• Tenemos código que podemos usar para otras aplicaciones
• Queremos hacer más flexible la carga de cierta parte del código de la aplicación

Tres Tipos

• Estaticas: Simple colección de programas objeto. Una vez compilado el código es parte de nuestro binario. En Linux extensión .a
• Compartidas (Shared): El código no formará parte de nuestro programa. Se cargan en memoria junto con nuestro programa cuando se lo invoca. En Linux extensión .so
• De carga dinámica (DL - Dynamic Loaded): No forman parte de nuestro programa. Solo se cargan en memoria si son requeridas/invocadas (no con el programa).

Compartidas

Como el código de la librería es compartido pueden leerlo varios programas al mismo tiempo. Es como si tuvieramos un libro compartido sobre la mesa y todos lo leemos al mismo tiempo.

Siguiendo con esta analogía, cada uno de los que leemos el código tenemos nuestra área de memoria y nuestra procesamiento separado. O sea que compartamos código con otras aplicaciones no implica que compartamos datos.

Estáticas

• Compilamos solo el archivo objeto, no el binario usando -c:

  $ gcc -c holalib.c

• Luego creamos la libreria usando otro programa el ar:

  $ ar rcs libhola.a holalib.o

• Del comando ar (de archive) usamos 3 modificadores:
  • r: Reemplazar archivo
  • c: Crear archivo
  • S: Actualizar el indice de la biblioteca
• También se puede usar el modificador "t" para listar lo que tiene la biblioteca:

  $ ar t libhola.a

Estáticas: Enlazando...

• Primero compilamos (sin enlazar) el programa que usará la libreria:

  $ gcc -c -otest_holalib.o test_holalib.c

• Luego vamos a enlazar el programa binario con la libreria previamente creada:

  $ gcc -odemo test_holalib.o -L. -lhola

  • El -l indica que librería usar. Como siempre comienzan con "lib" y terminan con ".a" solo ponemos lo que va en el medio: "hola"
  • El -L ha explicito al linker donde buscar la librería, en nuestro caso "." por que esta en el dir actual.
  • Si no lo hacemos explicito toma el del sistema. Esto depende de la distribución. En debian se encuentra en /etc/ld.so.conf.d/libc.conf

Estáticas

Bibliotecas Compartidas

• No incorporan el codigo de sus funciones al programa que las invoca.
• Resuelven las referencias en el momento de arranque del programa que las usa.
• Son útiles para no repetir código si varios programas necesitan usar la misma librería.
• Las bibliotecas compartidas tienen un nombre al que se denomina "soname" que en general difiere del nombre del archivo, que la contiene:

$ ls -l /usr/lib/libopencv_highgui*

$ ls -l /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libopencv_highgui*

$ objdump -p /usr/lib/libopencv_highgui.so.2.3.1 | grep -i soname

• Este nombre se asigna mediante el parametro -soname que se pasa al linker ld en el momento de su construcción.
• Es mejor para el manejo de estas Bibliotecas tener separados soname y nombre de archivo.

Bibliotecas Compartidas: Compilando...

• Directorios comunes de librerias:

  /lib , /usr/lib , /usr/local/lib, /usr/lib/x86_64-linux-gnu

• Para compilar:

  $ gcc -fPIC -g -c -Wall holalib.c

  • La opcion fPIC indica al compilador que genere codigo independiente de la posicion que ocupe en memoria.
• Finalmente en lugar de archivarlo le pedimos al linker (a través de gcc) que cree el archivo de librería compartida:

  $ gcc -shared -Wl,-soname,libhola.so.1 -o libhola.so.1.0.1 holalib.o -lc

  • El modificador -Wl tiene argumentos que deberan ser enviados al linker uno a uno (cada parametro separado con una o mas comas)

Bibliotecas Compartidas

Instalando... (1)

• La instalación de una biblioteca compartida depende de la distribución usada.
• Por ejemplo ambos Ubuntu y Debian usan la utilidad ldconfig, pero Ubuntu usa también $LD_LIBRARY_PATH.
• Lo que anda en ambas es usar el archivo de configuración /etc/ld.so.conf y la utilidad: ldconfig
• Para ser mas prolijos crearemos un directorio propio en /usr/local/lib

  $ sudo mkdir /usr/local/lib/personal
  $ sudo mv ./libhola* /usr/local/lib/personal

Bibliotecas Compartidas

Instalando... (2)

• Ahora confirmamos que el archivo de configuración /etc/ld.so.conf y tenga dentro:

  include /etc/ld.so.conf.d/*.conf

• Luego editamos el archivo /etc/ld.so.conf.d/personal.conf

  $ sudo vim /etc/ld.so.conf.d/personal.conf

• Y agregamos lo siguiente:

  # Personal libraries
  /usr/local/lib/personal

• Luego ejecutamos ldconfig para que deje nuestra libreria lista para su uso:

  $ sudo ldconfig

Bibliotecas Compartidas

Usando...

• Luego compilamos la aplicación que lo va a usar:

  $ gcc -Wall -c -o test_holalib.o test_holalib.c

• Luego necesitamos para el compilador/linker tener también:

  $ cd /usr/local/lib/personal
  $ sudo ln -sf libhola.so.1 libhola.so

• Y ahora podemos crear el binario

  $ gcc -o demo test_holalib.o -L/usr/local/lib/personal/ -lhola

Compartidas

Bibliotecas Compartidas vs Estáticas

GCC por defecto elije compilar utilizando librerías compartidas.

Si queremos utilizar compilación estática deberemos especificar la ruta especifica (como vimos en estáticas).

Si usamos -lmylib se compilará como compartida.

Bibliotecas de carga dinámica

• Estas no se cargan al comenzar el programa si no que deben ser cargadas/pedidas por el programa invocante.
• Su principal función es para crear modulos o plugins que solo se cargaran si son requeridos.
• Para invocarlas/cargarlas se debe usar una librería particular, pero para compilarlas/instalarlas usamos el mismo método que para compartidas.
• La libreria que nos permitirá manejar la carga dinámica es dlfcn.h

Bibliotecas de carga dinámica

Funciones (1)

• dlopen()
  • Carga una librería y la prepara para su uso.
  • Devuelve un identificador para esa librería que se utiliza en el resto del programa para las referencias posteriores.


• dlerror()
  • Retorna un string que describe el error generado por las demás funciones de manejo de librerías dinámicas.

Bibliotecas de carga dinámica

Funciones (2)

• dlsym()
  • Busca el valor de un símbolo presente en una librería ya abierta con dlopen().
  • Devuelve un puntero a la función o al elemento direccionado.


• dlclose()
  • Cierra la librería abierta con dlopen() permitiendo liberar el descriptor o handle que se tenía hasta el momento para identificar a nuestra librería dinámica.

Bibliotecas de carga dinámica

Compilando...

• Se busca en el archivo de cache /etc/ld.so.cache (que crea ldconfig) para ver si contiene la librería invocada/pedida por dlopen().
• El archivo que ahora llama a la librería deberá ser entonces diferente por que debe tener todo el manejo dinámico de la librería: test_holalib_dl.c

  $ gcc -Wall -o demo test_holalib_dl.c -ldl

Dinámicas Compilación

Dinámicas Ejecución

Ventajas & Desventajas

Pregunta: Diferencias entre "librerías" y bibliotecas ...

• "libreria" (.h): No tiene código
• biblioteca (.a o .so) son archivos con código binario

Archivos

• holalib.c
• holalib.h
• test_holalib.c
• test_holalib_dl.c