Как узнать динамические библиотеки исполняемых файлов загружается при запуске?
Я хочу узнать список динамических библиотек, которые бинарные загружаются при запуске (с их полными путями). Я использую CentOS 6.0. Как это сделать?
Вы можете сделать это с помощью ldd команды:
readelf -d $executable | grep ‘NEEDED’
Может использоваться, если вы не можете запустить исполняемый файл, например, если он был кросс-скомпилирован, или если вы не доверяете ему:
В обычном случае ldd вызывает стандартный динамический компоновщик (см. Ld.so (8)) с переменной среды LD_TRACE_LOADED_OBJECTS, установленной в 1, что заставляет компоновщик отображать зависимости библиотеки. Имейте в виду, однако, что в некоторых случаях некоторые версии ldd могут пытаться получить информацию о зависимостях путем непосредственного выполнения программы. Таким образом, вы никогда не должны использовать ldd в ненадежном исполняемом файле, так как это может привести к выполнению произвольного кода.
Обратите внимание, что библиотеки могут зависеть от других библиотек, поэтому теперь вам нужно найти зависимости.
Наивный подход, который часто работает:
но более точный метод — понять ldd путь поиска / кеш. Я думаю, что ldconfig это путь.
Выберите один и повторите:
/proc/<pid>/maps для запуска процессов
Упомянутый Basile , это полезно, чтобы найти все библиотеки, которые в данный момент используются исполняемыми файлами. Например:
показывает все загруженные в данный момент динамические зависимости init (PID 1 ):
Этот метод также показывает библиотеки, открытые с dlopen помощью этой минимальной установки, взломанной с помощью sleep(1000) Ubuntu 18.04.
Библиотеки
Библиотеки позволяют использовать разработанный ранее программный код в различных программах. Таким образом, программист может не разрабатывать часть кода для своей программы, а воспользоваться тем, что входит в состав библиотек.
В языке программирования C код библиотек представляет собой функции, размещенные в файлах, которые скомпилированы в объектные файлы, а те, в свою очередь, объединены в библиотеки. В одной библиотеке объединяются функции, решающие определенный тип задач. Например, существует библиотека математических функций.
У каждой библиотеки должен быть свой заголовочный файл, в котором должны быть описаны прототипы (объявления) всех функций, содержащихся в этой библиотеке. С помощью заголовочных файлов вы «сообщаете» вашему программному коду, какие библиотечные функции есть и как их использовать.
При компиляции программы библиотеки подключаются линковщиком, который вызывается gcc. Если программе требуются только стандартные библиотеки, то дополнительных параметров линковщику передавать не надо (есть исключения). Он «знает», где стандартные библиотеки находятся, и подключит их автоматически. Во всех остальных случаях при компиляции программы требуется указать имя библиотеки и ее местоположение.
Библиотеки бывают двух видов — статические и динамические. Код первых при компиляции полностью входит в состав исполняемого файла, что делает программу легко переносимой. Код динамических библиотек не входит в исполняемый файл, последний содержит лишь ссылку на библиотеку. Если динамическая библиотека будет удалена или перемещена в другое место, то программа работать не будет. С другой стороны, использование динамических библиотек позволяет сократить размер исполняемого файла. Также если в памяти находится две программы, использующие одну и туже динамическую библиотеку, то последняя будет загружена в память лишь единожды.
Далее будет описан пример, в котором создается библиотека, после чего используется при создании программы.
Пример создания библиотеки
Допустим, мы хотим создать код, который в дальнейшем планируем использовать в нескольких проектах. Следовательно, нам требуется создать библиотеку. Исходный код для библиотеки было решено разместить в двух файлах исходного кода.
Также на данный момент у нас есть план первого проекта, использующего эту библиотеку. Сам проект также будет включать два файла.
В итоге, когда все будет сделано, схема каталогов и файлов будет выглядеть так:
Пусть каталоги library и project находятся в одном общем каталоге, например, домашнем каталоге пользователя. Каталог library содержит каталог source с файлами исходных кодов библиотеки. Также в library будут находиться заголовочный файл (содержащий описания функций библиотеки), статическая (libmy1.a) и динамическая (libmy2.so) библиотеки. Каталог project будет содержать файлы исходных кодов проекта и заголовочный файл с описанием функций проекта. Также после компиляции с подключением библиотеки здесь будет располагаться исполняемый файл проекта.
В операционных системах GNU/Linux имена файлов библиотек должны иметь префикс «lib», статические библиотеки — расширение *.a, динамические — *.so.
Для компиляции проекта достаточно иметь только одну библиотеку: статическую или динамическую. В образовательных целях мы получим обе и сначала скомпилируем проект со статической библиотекой, потом — с динамической. Статическая и динамическая «разновидности» одной библиотеки по-идее должны называться одинаково (различаются только расширения). Поскольку у нас обе библиотеки будут находиться в одном каталоге, то чтобы быть уверенными, что при компиляции проекта мы используем ту, которую хотим, их названия различны (libmy1 и libmy2).
Исходный код библиотеки
В файле figure.c содержатся две функции — rect() и diagonals() . Первая принимает в качестве аргументов символ и два числа и «рисует» на экране с помощью указанного символа прямоугольник заданной ширины и высоты. Вторая функция выводит на экране две диагонали квадрата («рисует» крестик).
В файле text.c определена единственная функция, принимающая указатель на символ строки. Функция выводит на экране звездочки в количестве, соответствующем длине указанной строки.
Заголовочный файл можно создать в каталоге source, но мы лучше сохраним его там, где будут библиотеки. В данном случае это на уровень выше (каталог library). Тем самым как бы подчеркивается, что файлы исходных кодов после создания из них библиотеки вообще не нужны пользователям библиотек, они нужны лишь разработчику библиотеки. А вот заголовочный файл библиотеки требуется для ее правильного использования.
Создание статической библиотеки
Статическую библиотеку создать проще, поэтому начнем с нее. Она создается из обычных объектных файлов путем их архивации с помощью утилиты ar.
Все действия, которые описаны ниже выполняются в каталоге library (т.е. туда надо перейти командой cd). Просмотр содержимого каталога выполняется с помощью команды ls или ls -l.
Получаем объектные файлы:
В итоге в каталоге library должно наблюдаться следующее:
Далее используем утилиту ar для создания статической библиотеки:
Параметр r позволяет вставить файлы в архив, если архива нет, то он создается. Далее указывается имя архива, после чего перечисляются файлы, из которых архив создается.
Объектные файлы нам не нужны, поэтому их можно удалить:
В итоге содержимое каталога library должно выглядеть так:
, где libmy1.a — это статическая библиотека.
Создание динамической библиотеки
Объектные файлы для динамической библиотеки компилируются особым образом. Они должны содержать так называемый позиционно-независимый код (position independent code). Наличие такого кода позволяет библиотеке подключаться к программе, когда последняя загружается в память. Это связано с тем, что библиотека и программа не являются единой программой, а значит как угодно могут располагаться в памяти относительно друг друга. Компиляция объектных файлов для динамической библиотеки должна выполняться с опцией -fPIC компилятора gcc:
В отличие от статической библиотеки динамическую создают при помощи gcc указав опцию -shared:
Использованные объектные файлы можно удалить:
В итоге содержимое каталога library:
Использование библиотеки в программе
Исходный код программы
Теперь в каталоге project (который у нас находится на одном уровне файловой иерархии с library) создадим файлы проекта, который будет использовать созданную библиотеку. Поскольку сама программа будет состоять не из одного файла, то придется здесь также создать заголовочный файл.
Функция data() запрашивает у пользователя данные, помещая их в массив strs. Далее вызывает библиотечную функцию diagonals() , которая выводит на экране «крестик». После этого на каждой итерации цикла вызывается библиотечная функция text() , которой передается очередной элемент массива; функция text() выводит на экране звездочки в количестве равному длине переданной через указатель строки.
Обратите внимание на то, как подключается заголовочный файл библиотеки: через относительный адрес. Две точки обозначают переход в каталог на уровень выше, т.е. родительский по отношению к project, после чего путь продолжается во вложенный в родительский каталог library. Можно было бы указать абсолютный путь, например, «/home/pl/c/les22/library/mylib.h». Однако при перемещении каталогов библиотеки и программы на другой компьютер или в другой каталог адрес был бы уже не верным. В случае с относительным адресом требуется лишь сохранять расположение каталогов project и library относительно друг друга.
Здесь два раза вызывается библиотечная функция rect() и один раз функция data() из другого файла проекта. Чтобы сообщить функции main() прототип data() также подключается заголовочный файл проекта.
Файл project.h содержит всего одну строчку:
Из обоих файлов проекта с исходным кодом надо получить объектные файлы для объединения их потом с файлом библиотеки. Сначала мы получим исполняемый файл, содержащий статическую библиотеку, потом — связанный с динамической библиотекой. Однако с какой бы библиотекой мы не компоновали объектные файлы проекта, компилируются они как для статической, так и динамической библиотеки одинаково:
При этом не забудьте сделать каталог project текущим!
Компиляция проекта со статической библиотекой
Теперь в каталоге project есть два объектных файла: main.o и data.o. Их надо скомпилировать в исполняемый файл project, объединив со статической библиотекой libmy1.a. Делается это с помощью такой команды:
Начало команды должно быть понятно: опция -o указывает на то, что компилируется исполняемый файл project из объектных файлов.
Помимо объектных файлов проекта в компиляции участвует и библиотека. Об этом свидетельствует вторая часть команды: -L../library -lmy1. Здесь опция -L указывает на адрес каталога, где находится библиотека, он и следует сразу за ней. После опции -l записывается имя библиотеки, при этом префикс lib и суффикс (неважно .a или .so) усекаются. Обратите внимание, что после данных опций пробел не ставится.
Опцию -L можно не указывать, если библиотека располагается в стандартных для данной системы каталогах для библиотек. Например, в GNU/Linux это /lib/, /urs/lib/ и др.
Запустив исполняемый файл project и выполнив программу, мы увидим на экране примерно следующее:
Посмотрим размер файла project:
Его размер равен 8698 байт.
Компиляция проекта с динамической библиотекой
Теперь удалим исполняемый файл и получим его уже связанным с динамической библиотекой. Команда компиляции с динамической библиотекой выглядит так (одна команда разбита на две строки с помощью обратного слэша и перехода на новую строку):
Здесь в отличии от команды компиляции со статической библиотеки добавлены опции для линковщика: -Wl,-rpath. /library/. -Wl — это обращение к линковщику, -rpath — опция линковщика, ../library/ — значение опции. Получается, что в команде мы два раза указываем местоположение библиотеки: один раз с опцией -L, а второй раз с опцией -rpath. Видимо для того, чтобы понять, почему так следует делать, потребуется более основательно изучить процесс компиляции и компоновки программ на языке C.
Следует заметить, что если вы скомпилируете программу, используя приведенную команду, то исполняемый файл будет запускаться из командной строки только в том случае, если текущий каталог project. Стоит сменить каталог, будет возникать ошибка из-за того, что динамическая библиотека не будет найдена. Но если скомпилировать программу так:
, т.е. указать для линковщика абсолютный адрес, то программа в данной системе будет запускаться из любого каталога.
Размер исполняемого файла проекта, связанного с динамической библиотекой, получился равным 8544 байта. Это немного меньше, чем при компиляции проекта со статической библиотекой. Если посмотреть на размеры библиотек:
, то видно, что динамическая больше статической, хотя исполняемый файл проекта со статической библиотекой больше. Это доказывает, что в исполняемом файле, связанном с динамической библиотекой, присутствует лишь ссылка на нее.
Статические и динамические библиотеки
Библиотека — это «сборник» кода, который можно многократно использовать в самых разных программах. Как правило, библиотека в языке C++ состоит из двух частей:
Заголовочный файл, который объявляет функционал библиотеки.
Предварительно скомпилированный бинарный файл, содержащий реализацию функционала библиотеки.
Некоторые библиотеки могут быть разбиты на несколько файлов и/или иметь несколько заголовочных файлов.
Типы библиотек
Библиотеки предварительно компилируют по нескольким причинам. Во-первых, их код редко меняется. Было бы напрасной тратой времени повторно компилировать библиотеку каждый раз при её использовании в новой программе. Во-вторых, поскольку весь код предварительно скомпилирован в машинный язык, то это предотвращает получение доступа к исходному коду (и его изменение) сторонними лицами. Этот пункт важен для предприятий/людей, которые не хотят, чтобы результат их труда (исходный код) был доступен всем.
Есть 2 типа библиотек: статические и динамические.
Статическая библиотека (или «архив») состоит из подпрограмм, которые непосредственно компилируются и линкуются с вашей программой. При компиляции программы, которая использует статическую библиотеку, весь функционал статической библиотеки (тот, что использует ваша программа) становится частью вашего исполняемого файла. В Windows статические библиотеки имеют расширение .lib (сокр. от «library»), тогда как в Linux статические библиотеки имеют расширение .a (сокр. от «archive»).
Одним из преимуществ статических библиотек является то, что вам нужно распространить всего лишь 1 (исполняемый) файл, чтобы пользователи могли запустить и использовать вашу программу. Поскольку статические библиотеки становятся частью вашей программы, то вы можете использовать их подобно функционалу своей собственной программы. С другой стороны, поскольку копия библиотеки становится частью каждого вашего исполняемого файла, то это может привести к увеличению размера файла. Также, если вам нужно будет обновить статическую библиотеку, вам придется перекомпилировать каждый исполняемый файл, который её использует.
Динамическая библиотека (или «общая библиотека») состоит из подпрограмм, которые подгружаются в вашу программу во время её выполнения. При компиляции программы, которая использует динамическую библиотеку, эта библиотека не становится частью вашего исполняемого файла — она так и остается отдельным модулем. В Windows динамические библиотеки имеют расширение .dll (сокр. от «dynamic link library»), тогда как в Linux динамические библиотеки имеют расширение .so (сокр. от «shared object»). Одним из преимуществ динамических библиотек является то, что разные программы могут совместно использовать одну копию динамической библиотеки, что значительно экономит используемое пространство. Еще одним преимуществом динамической библиотеки является то, что её можно обновить до более новой версии без необходимости перекомпиляции всех исполняемых файлов, которые её используют.
Поскольку динамические библиотеки не линкуются непосредственно с вашей программой, то ваши программы, использующие динамические библиотеки, должны явно подключать и взаимодействовать с динамической библиотекой. Этот механизм не всегда может быть понятен для новичков, что может затруднить взаимодействие с динамической библиотекой. Для упрощения этого процесса используют библиотеки импорта.
Библиотека импорта (англ. «import library») — это библиотека, которая автоматизирует процесс подключения и использования динамической библиотеки. В Windows это обычно делается через небольшую статическую библиотеку (.lib) с тем же именем, что и у динамической библиотеки (.dll). Статическая библиотека линкуется с вашей программой во время компиляции, и тогда функционал динамической библиотеки может эффективно использоваться в вашей программе, как если бы это была обычная статическая библиотека. В Linux общий объектный файл (с расширением .so) дублируется сразу как динамическая библиотека и библиотека импорта. Большинство линкеров при создании динамической библиотеки автоматически создают к ней библиотеку импорта.
Установка библиотек
Теперь, когда мы уже разобрались с типами библиотек, давайте поговорим о том, как их использовать в наших программах. Установка библиотеки в языке C++ состоит из четырех последовательных шагов:
Шаг №1: Получите библиотеку. Наилучшим вариантом является найти уже предварительно скомпилированный код (если он вообще существует) под вашу операционную систему, чтобы вам не пришлось компилировать библиотеку самостоятельно. В Windows библиотеки обычно распространяются в виде архивов (файлов .zip), а в Linux это пакеты кода (например, пакеты .rpm).
Шаг №2: Установите библиотеку. В Linux это делается путем вызова менеджера пакетов, а дальше он всё делает сам. В Windows вам придется разархивировать библиотеку самостоятельно в любую выбранную вами папку. Рекомендуется хранить все используемые библиотеки в одном месте для быстрого доступа к ним. Например, создайте папку Libs ( C:\Libs ) и выделяйте для каждой (используемой вами) библиотеки свою отдельную подпапку.
Шаг №3: Убедитесь, что компилятор знает, где искать заголовочные файлы библиотеки. В Windows это обычно подпапка include внутри основной папки библиотеки (например, если вы установили библиотеку в C:\Libs\SDL-1.2.11 , то заголовочные файлы находятся в C:\Libs\SDL-1.2.11\include ). В Linux библиотеки обычно устанавливаются в /usr/include . Однако, если файлы находятся в другом месте, вам нужно будет сообщить компилятору, где именно.
Шаг №4: Сообщите линкеру, где искать файлы с реализацией функционала библиотеки. Аналогично с предыдущим шагом, вам нужно указать линкеру место, где находятся файлы с реализацией библиотеки. В Windows это обычно подпапка \lib внутри основной папки библиотеки ( C:\Libs\SDL-1.2.11\lib ), а в Linux это обычно /usr/lib .
Использование библиотек
Как только библиотека установлена, и ваша IDE знает, где искать её файлы, то для того, чтобы вы могли использовать эту библиотеку в ваших проектах, вам необходимо выполнить следующие 3 шага:
Шаг №5: Если вы используете статические библиотеки или библиотеки импорта, сообщите линкеру, какие файлы библиотеки нужно связать с вашей программой.
Шаг №6: Подключите заголовочные файлы библиотеки к вашей программе.
Шаг №7: Если вы используете динамические библиотеки, то убедитесь, что исполняемые файлы будут иметь доступ к файлам библиотеки. Самый простой способ использовать .dll — это скопировать .dll в папку с исполняемым файлом. Поскольку .dll-ка обычно распространяется вместе с исполняемым файлом, то это не составит труда.
Заключение
Шаги №3-№5 включают настройку вашей IDE. К счастью, почти все IDE работают одинаково, когда дело доходит до выполнения подобных задач. На следующем уроке мы рассмотрим, как выполнить данные шаги в Visual Studio.