高级C/C++编译技术之读书笔记（五）之动态库版本控制

最近有幸阅读了《高级C/C++编译技术》深受启发，该书深入浅出地讲解了构建过程（编译、链接）中的各种细节，从多个角度展示了程序与库文件或代码的集成方法，提出了面向代码复用和系统集成的软件架构设计方法，以及系统开发过程中疑难问题的解决方案。
以下将回头记录下其中的关键要点，以便后面查阅。

本节思维导图

1. 主次版本号与向后兼容性

并不是所有代码改动都会对模块的功能产生影响，有些改动只是对原有代码进行一些细微的改进或错误修正，而其它一些改动则会修改原有的功能实现，在复杂的版本控制策略中，根据代码改动的重要性来确定主次版本号变更，实现向后兼容性。

1.1 主版本号变更

一般来说，如果动态库的代码变更对已有功能进行了修改，那么就需要增改主版本号

（1）对已提供的功能进行修改：删除某个之前已经支持的功能特性，对原有功能进行彻底的修改等

（2）ABI变更导致无法链接动态库：删除功能与整个接口，修改对外提供的函数符号或者修改类的数据结构等

（3）彻底重新设计整个程序或修改程序娥依赖项

1.2 次版本号变更

如果在动态库的代码修改过程中，没有引入新功能也没有修改原有的逻辑，那么通常会增改次版本号，若代码修改后之修改了次版本号，客户二进制程序则不需要再重新编译和链接，在运行过程中功能也完全相同，新增的功能通常不会影响到原有的功能，而是在原有的基础上进行改进

ABI接口的变更也属于次版本号修改的范畴，在这种情况下通常是在原有的基础上增添了新的函数、常量、结构和类

1.3 修订版本号

主要的代码变更都在内部，不修改ABI接口和原有功能，这时通常会增改修订版本号

2. 软链接

2.1 软链接的作用

软链接是文件系统的中一种元素，存储了包含另一个文件路径的字符串，实际上，我们可以说软连接是指向一个已存在的文件，在大多数情况下，操作系统会将软链接当作其指向的文件进行处理

当提供了新版本的动态库时，只需将新版本的动态库文件复制到之前版本的目录下，然后将软链接指向修改到新版本的文件即可

$ ln - -f <new version of dynamic library file> <existing soname>

（1）不需要重新构建客户二进制程序

（2）不需要删除或覆盖当前版本的动态库文件，新旧文件可以同时存放在相同目录下

（3）可以简单优雅的实现实时配置客户二进制程序使用更新版本的动态库

（4）如果升级新版本动态库后出现问题，可以优雅地将客户二进制程序使用的动态库恢复到老版本

2.2 软链接的创建

创建：$ ln -s <file path> <softlink path>

重定向并指向其它文件

$ ln -s -f <another file> <existing softlink>

删除软连接

$ rm -rf <sofylink path>

3. soname

理论上小版本的增改不应产生任何大的问题，但如果是大版本号的增改，那么极有可能会产生问题，soname可以帮助我们实现类似版本保护机制的功能

（1）通过在构建客户二进制程序过程中使用动态库标示，就可以限制使用特定主版本号的动态库，装载器的设计非常智能，它能够识别出soname规定的可以升级和不可以升级的主版本号

（2）　soname能够忽略次版本号和修订版本号的细节，这样就可以在不考虑小版本修改的情况下直接升级了

3.1 将soname嵌入动态库文件

$ gcc -shared <list of linker inputs> -Wl,-soname,<soname> -o <library filename>

链接器会指定的soname串嵌入二进制文件的DT_SONAME字段中

$ gcc -fPIC -c main.c -o main.o

$ gcc -shared main.o -Wl,-soname libtest.so. -o libtest.so.1.0.

readelf -d listtest.so.1.0.0

3.2 将soname嵌入客户二进制文件

$ ln -s libtest.so. libtest.so

$ gcc -fPIC -c main.c -o main.o

$ gcc -shared -L./ -ltest main.o out

当客户二进制文件链接动态库时，链接器首先获取动态库的soname信息，然后将其写入客户二进制文件的DT_NEEDED字段

通过这种方法，soname中的版本控制信息会同时存在于动态库和可执行二进制文件中，娥所有相关组件都可以使用同一版本控制规则（链接器、动态库文件、客户二进制文件和装载器）

不同于库的文件名，任何人都可以简单地对其进行修改，而修改soname的值就不那么简单了，这是因为我们不仅需要对二进制文件进行修改，还有对所有相关的ELF格式文件中存储的信息进行修改

4. ldconfig

ldconfig -n <文件路径>可以显示所有依赖的动态库文件（文件名完全按照库文件命名规则显示），解析每个动态库文件的soname信息，并为每个解析的soname创建相应的软链接

ldconfig是一个动态链接库管理命令，其目的为了让动态链接库为系统所共享。

4.1 ldconfig的主要用途

默认搜寻/lilb和/usr/lib，以及配置文件/etc/ld.so.conf内所列的目录下的库文件。

搜索出可共享的动态链接库，库文件的格式为：lib***.so.**，进而创建出动态装入程序(ld.so)所需的连接和缓存文件。

缓存文件默认为/etc/ld.so.cache，该文件保存已排好序的动态链接库名字列表。

ldconfig通常在系统启动时运行，而当用户安装了一个新的动态链接库时，就需要手工运行这个命令。

4.2 ldconfig命令参数说明：

1、 -v或--verbose:用此选项时,ldconfig将显示正在扫描的目录及搜索到的动态链接库,还有它所创建的连接的名字.

2、-n :用此选项时,ldconfig仅扫描命令行指定的目录,不扫描默认目录(/lib,/usr/lib),也不扫描配置文件/etc/ld.so.conf所列的目录.

3、-N :此选项指示ldconfig不重建缓存文件(/etc/ld.so.cache).若未用-X选项,ldconfig照常更新文件的连接.

4、-X : 此选项指示ldconfig不更新文件的连接.若未用-N选项,则缓存文件正常更新.

5、-f CONF : 此选项指定动态链接库的配置文件为CONF,系统默认为/etc/ld.so.conf.

6、-C CACHE :此选项指定生成的缓存文件为CACHE,系统默认的是/etc/ld.so.cache,此文件存放已排好序的可共享的动态链接库的列表.

7、-r ROOT :此选项改变应用程序的根目录为ROOT(是调用chroot函数实现的).选择此项时,系统默认的配置文件/etc/ld.so.conf,实际对应的为ROOT/etc/ld.so.conf.如用-r/usr/zzz时,打开配置文件/etc/ld.so.conf时,实际打开的是/usr/zzz/etc/ld.so.conf文件.用此选项,可以大大增加动态链接库管理的灵活性.

8、-l :通常情况下,ldconfig搜索动态链接库时将自动建立动态链接库的连接.选择此项时,将进入专家模式,需要手工设置连接.一般用户不用此项.

9、-p或--print-cache :此选项指示ldconfig打印出当前缓存文件所保存的所有共享库的名字.

10、-c FORMAT 或--format=FORMAT :此选项用于指定缓存文件所使用的格式,共有三种:ld(老格式),new(新格式)和compat(兼容格式,此为默认格式).

11、-V : 此选项打印出ldconfig的版本信息,而后退出.

12、- 或 --help 或--usage : 这三个选项作用相同,都是让ldconfig打印出其帮助信息,而后退出.、

4.3 ldconfig需要注意的地方

1、往/lib和/usr/lib里面加东西，是不用修改/etc/ld.so.conf文件的，但是添加完后需要调用下ldconfig，不然添加的library会找不到。

2、如果添加的library不在/lib和/usr/lib里面的话，就一定要修改/etc/ld.so.conf文件，往该文件追加library所在的路径，然后也需要重新调用下ldconfig命令。比如在安装MySQL的时候，其库文件/usr/local/mysql/lib，就需要追加到/etc/ld.so.conf文件中。命令如下：

# echo "/usr/local/mysql/lib" >> /etc/ld.so.conf

# ldconfig -v | grep mysql

3、如果添加的library不在/lib或/usr/lib下，但是却没有权限操作写/etc/ld.so.conf文件的话，这时就需要往export里写一个全局变量LD_LIBRARY_PATH，就可以了。