Linux下動態鏈接庫的生成與使用

Linux 下動態鏈接庫的生成與使用

動態鏈接庫介紹

動態鏈接庫是一種不可以直接執行的二進制程序文件，它允許程序共享執行一段公用的代碼和資源。 在 Linux 平臺上動態鏈接庫是以 .so 作爲後綴名的。

相對於靜態鏈接庫來說，動態鏈接庫在編譯的時候並沒有被編譯進目標代碼中，直到程序在執行到動態鏈接庫中的相關函數的時候，纔會調用動態鏈接庫中的函數運行，因此使用動態鏈接庫所生成的可執行文件比較小。正是由於動態鏈接庫沒有被直接編譯到可執行文件中，因此動態鏈接庫中的函數具體實現的變化並不影響可執行文件，因此使用動態鏈接庫進行軟件升級比較方便。

Linux下動態鏈接庫的命令以 libxxx.so 方式進行命名，庫名的前面加上 lib ,庫名後綴爲 .so 。

測試工程說明

這裏以使用 md5 模塊生成 md5 碼的工程爲例，介紹動態鏈接庫的生成與使用。

• testmain.c

• md5.c

• md5.h

testmain.c 源碼

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "md5.h"


int main()
{
	char str[150];
	int i=0;
	MD5_CTX md5;
	unsigned char decrypt[16]; 
	printf("please input a string ,the string length must <100\n");
	scanf("%s",str);

	printf("str :%s\n",str);


	MD5Init(&md5);         		
	MD5Update(&md5,str,strlen((char *)str));
	MD5Final(&md5,decrypt);  
	printf("加密前:%s\n加密後:\n",str);
	for(i=0;i<16;i++)
	{
		printf("%02x",decrypt[i]);
	}
	printf("\n");

	return 0;
}

md5.c 源碼

#include <memory.h>
#include "md5.h"
 
unsigned char PADDING[]={0x80,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                         0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                         0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
                         0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
                         
void MD5Init(MD5_CTX *context)
{
     context->count[0] = 0;
     context->count[1] = 0;
     context->state[0] = 0x67452301;
     context->state[1] = 0xEFCDAB89;
     context->state[2] = 0x98BADCFE;
     context->state[3] = 0x10325476;
}
void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen)
{
    unsigned int i = 0,index = 0,partlen = 0;
    index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;
    partlen = 64 - index;
    context->count[0] += inputlen << 3;
    if(context->count[0] < (inputlen << 3))
       context->count[1]++;
    context->count[1] += inputlen >> 29;
    
    if(inputlen >= partlen)
    {
       memcpy(&context->buffer[index],input,partlen);
       MD5Transform(context->state,context->buffer);
       for(i = partlen;i+64 <= inputlen;i+=64)
           MD5Transform(context->state,&input[i]);
       index = 0;        
    }  
    else
    {
        i = 0;
    }
    memcpy(&context->buffer[index],&input[i],inputlen-i);
}
void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16])
{
    unsigned int index = 0,padlen = 0;
    unsigned char bits[8];
    index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;
    padlen = (index < 56)?(56-index):(120-index);
    MD5Encode(bits,context->count,8);
    MD5Update(context,PADDING,padlen);
    MD5Update(context,bits,8);
    MD5Encode(digest,context->state,16);
}
void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len)
{
    unsigned int i = 0,j = 0;
    while(j < len)
    {
         output[j] = input[i] & 0xFF;  
         output[j+1] = (input[i] >> 8) & 0xFF;
         output[j+2] = (input[i] >> 16) & 0xFF;
         output[j+3] = (input[i] >> 24) & 0xFF;
         i++;
         j+=4;
    }
}
void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len)
{
     unsigned int i = 0,j = 0;
     while(j < len)
     {
           output[i] = (input[j]) |
                       (input[j+1] << 8) |
                       (input[j+2] << 16) |
                       (input[j+3] << 24);
           i++;
           j+=4; 
     }
}
void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64])
{
     unsigned int a = state[0];
     unsigned int b = state[1];
     unsigned int c = state[2];
     unsigned int d = state[3];
     unsigned int x[64];
     MD5Decode(x,block,64);
     FF(a, b, c, d, x[ 0], 7, 0xd76aa478); /* 1 */
 FF(d, a, b, c, x[ 1], 12, 0xe8c7b756); /* 2 */
 FF(c, d, a, b, x[ 2], 17, 0x242070db); /* 3 */
 FF(b, c, d, a, x[ 3], 22, 0xc1bdceee); /* 4 */
 FF(a, b, c, d, x[ 4], 7, 0xf57c0faf); /* 5 */
 FF(d, a, b, c, x[ 5], 12, 0x4787c62a); /* 6 */
 FF(c, d, a, b, x[ 6], 17, 0xa8304613); /* 7 */
 FF(b, c, d, a, x[ 7], 22, 0xfd469501); /* 8 */
 FF(a, b, c, d, x[ 8], 7, 0x698098d8); /* 9 */
 FF(d, a, b, c, x[ 9], 12, 0x8b44f7af); /* 10 */
 FF(c, d, a, b, x[10], 17, 0xffff5bb1); /* 11 */
 FF(b, c, d, a, x[11], 22, 0x895cd7be); /* 12 */
 FF(a, b, c, d, x[12], 7, 0x6b901122); /* 13 */
 FF(d, a, b, c, x[13], 12, 0xfd987193); /* 14 */
 FF(c, d, a, b, x[14], 17, 0xa679438e); /* 15 */
 FF(b, c, d, a, x[15], 22, 0x49b40821); /* 16 */
 
 /* Round 2 */
 GG(a, b, c, d, x[ 1], 5, 0xf61e2562); /* 17 */
 GG(d, a, b, c, x[ 6], 9, 0xc040b340); /* 18 */
 GG(c, d, a, b, x[11], 14, 0x265e5a51); /* 19 */
 GG(b, c, d, a, x[ 0], 20, 0xe9b6c7aa); /* 20 */
 GG(a, b, c, d, x[ 5], 5, 0xd62f105d); /* 21 */
 GG(d, a, b, c, x[10], 9,  0x2441453); /* 22 */
 GG(c, d, a, b, x[15], 14, 0xd8a1e681); /* 23 */
 GG(b, c, d, a, x[ 4], 20, 0xe7d3fbc8); /* 24 */
 GG(a, b, c, d, x[ 9], 5, 0x21e1cde6); /* 25 */
 GG(d, a, b, c, x[14], 9, 0xc33707d6); /* 26 */
 GG(c, d, a, b, x[ 3], 14, 0xf4d50d87); /* 27 */
 GG(b, c, d, a, x[ 8], 20, 0x455a14ed); /* 28 */
 GG(a, b, c, d, x[13], 5, 0xa9e3e905); /* 29 */
 GG(d, a, b, c, x[ 2], 9, 0xfcefa3f8); /* 30 */
 GG(c, d, a, b, x[ 7], 14, 0x676f02d9); /* 31 */
 GG(b, c, d, a, x[12], 20, 0x8d2a4c8a); /* 32 */
 
 /* Round 3 */
 HH(a, b, c, d, x[ 5], 4, 0xfffa3942); /* 33 */
 HH(d, a, b, c, x[ 8], 11, 0x8771f681); /* 34 */
 HH(c, d, a, b, x[11], 16, 0x6d9d6122); /* 35 */
 HH(b, c, d, a, x[14], 23, 0xfde5380c); /* 36 */
 HH(a, b, c, d, x[ 1], 4, 0xa4beea44); /* 37 */
 HH(d, a, b, c, x[ 4], 11, 0x4bdecfa9); /* 38 */
 HH(c, d, a, b, x[ 7], 16, 0xf6bb4b60); /* 39 */
 HH(b, c, d, a, x[10], 23, 0xbebfbc70); /* 40 */
 HH(a, b, c, d, x[13], 4, 0x289b7ec6); /* 41 */
 HH(d, a, b, c, x[ 0], 11, 0xeaa127fa); /* 42 */
 HH(c, d, a, b, x[ 3], 16, 0xd4ef3085); /* 43 */
 HH(b, c, d, a, x[ 6], 23,  0x4881d05); /* 44 */
 HH(a, b, c, d, x[ 9], 4, 0xd9d4d039); /* 45 */
 HH(d, a, b, c, x[12], 11, 0xe6db99e5); /* 46 */
 HH(c, d, a, b, x[15], 16, 0x1fa27cf8); /* 47 */
 HH(b, c, d, a, x[ 2], 23, 0xc4ac5665); /* 48 */
 
 /* Round 4 */
 II(a, b, c, d, x[ 0], 6, 0xf4292244); /* 49 */
 II(d, a, b, c, x[ 7], 10, 0x432aff97); /* 50 */
 II(c, d, a, b, x[14], 15, 0xab9423a7); /* 51 */
 II(b, c, d, a, x[ 5], 21, 0xfc93a039); /* 52 */
 II(a, b, c, d, x[12], 6, 0x655b59c3); /* 53 */
 II(d, a, b, c, x[ 3], 10, 0x8f0ccc92); /* 54 */
 II(c, d, a, b, x[10], 15, 0xffeff47d); /* 55 */
 II(b, c, d, a, x[ 1], 21, 0x85845dd1); /* 56 */
 II(a, b, c, d, x[ 8], 6, 0x6fa87e4f); /* 57 */
 II(d, a, b, c, x[15], 10, 0xfe2ce6e0); /* 58 */
 II(c, d, a, b, x[ 6], 15, 0xa3014314); /* 59 */
 II(b, c, d, a, x[13], 21, 0x4e0811a1); /* 60 */
 II(a, b, c, d, x[ 4], 6, 0xf7537e82); /* 61 */
 II(d, a, b, c, x[11], 10, 0xbd3af235); /* 62 */
 II(c, d, a, b, x[ 2], 15, 0x2ad7d2bb); /* 63 */
 II(b, c, d, a, x[ 9], 21, 0xeb86d391); /* 64 */
     state[0] += a;
     state[1] += b;
     state[2] += c;
     state[3] += d;
}

md5.h 源碼

#ifndef MD5_H
#define MD5_H
 
typedef struct
{
    unsigned int count[2];
    unsigned int state[4];
    unsigned char buffer[64];   
}MD5_CTX;
 
                         
#define F(x,y,z) ((x & y) | (~x & z))
#define G(x,y,z) ((x & z) | (y & ~z))
#define H(x,y,z) (x^y^z)
#define I(x,y,z) (y ^ (x | ~z))
#define ROTATE_LEFT(x,n) ((x << n) | (x >> (32-n)))
#define FF(a,b,c,d,x,s,ac) \
          { \
          a += F(b,c,d) + x + ac; \
          a = ROTATE_LEFT(a,s); \
          a += b; \
          }
#define GG(a,b,c,d,x,s,ac) \
          { \
          a += G(b,c,d) + x + ac; \
          a = ROTATE_LEFT(a,s); \
          a += b; \
          }
#define HH(a,b,c,d,x,s,ac) \
          { \
          a += H(b,c,d) + x + ac; \
          a = ROTATE_LEFT(a,s); \
          a += b; \
          }
#define II(a,b,c,d,x,s,ac) \
          { \
          a += I(b,c,d) + x + ac; \
          a = ROTATE_LEFT(a,s); \
          a += b; \
          }                                            
void MD5Init(MD5_CTX *context);
void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen);
void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16]);
void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64]);
void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len);
void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len);
 
#endif

工程測試

正常生成可執行文件

gcc -o sotest testmain.c md5.c

編譯 md5 模塊爲動態庫

/home/libsotest# gcc -fPIC -shared -o libmd5.so md5.c

/home/libsotest# ls

libmd5.so  md5.c  md5.h  sotest  testmain.c

鏈接動態庫生成可執行文件

ldd 介紹

ldd是list, dynamic, dependencies的縮寫。

使用 ldd 命令可以查看一個可執行文件所鏈接的動態鏈接庫。

/home/libsotest#gcc -o testsomain testmain.c -L. libmd5.so
/home/libsotest# ldd testsomain 

        linux-vdso.so.1 (0x00007fffdafd6000)
        libmd5.so => not found
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f9ca5164000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f9ca5757000)
/home/libsotest# cp libmd5.so /lib/

/home/libsotest# ldd testsomain 
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffec20fe000)
        libmd5.so => /lib/libmd5.so (0x00007f86a08b2000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f86a04c1000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f86a0cb8000)
/home/libsotest# ./testsomain 

please input a string ,the string length must <100
testmd5
str :testmd5
加密前:testmd5
加密後:
32269ae63a25306bb46a03d6f38bd2b7

動態鏈接庫生成

下面介紹一下如何在 Makefile 中生成動態鏈接庫文件。

CC = gcc
RM = rm -f
TARGET = testsomain
OBJS = md5.o testmain.o
MD5OBJ = md5.o
LIBS = libmd5.so

all:$(OBJS)
        $(CC) -o $(TARGET) $(OBJS)

dynamic:$(LIBS)

clean:
        $(RM) $(TARGET) $(OBJS) $(LIBS)


$(LIBS):$(MD5OBJ)
        $(CC) -shared -fPIC -o $@ $^

%.o:%.c
        $(CC) -c -fPIC $^ -o $@

動態鏈接庫使用

CC = gcc
RM = rm -f
TARGET = testsomain
OBJS = md5.o testmain.o
MD5OBJ = md5.o
LIBS = libmd5.so

all:$(OBJS)
        $(CC) -o $(TARGET) $(OBJS)


dymtarget:$(LIBS)
        $(CC) -o $(TARGET) testmain.c  -L. $^

dynamic:$(LIBS)

clean:
        $(RM) $(TARGET) $(OBJS) $(LIBS)

$(LIBS):$(MD5OBJ)
        $(CC) -shared -fPIC -o $@ $^

%.o:%.c
        $(CC) -c -fPIC $^ -o $@