程序员的自我修养动态链接

A. 动态库 是什么

首先，想要知道动态库，我们得了解C++/C以及计算机的一些背景知识。
一般而言，在Windows下，*.dll文件就是动态库文件。用C++/C开发的程序，在发布的时候，会出现两种情况,第一，整个软件就只有一个文件，你只要双击那个exe文件，就可以运行。第二，除了exe之外，还有dll等文件。在这里，我们假设的文件只有exe文件和dll文件, 不讨论什么图标之类文件。
只有一个文件的，库已经嵌到那个exe里面。而有很多dll文件的程序，库没有嵌入到exe里面。所以，你可以看一下，如果那个exe文件大小非常大，那就说明是静态链接，在开发的时候是使用静态库。如果那个exe非常小，那么一般是使用的动态库。
那么问题来了，动态库与静态库相比优势又是什么。动态库节约内存，为什么这么说呢。假如两个类型的程序，如果他们都有一个共同使用的dll，那么在内存里面，只有一份，而不是两份。如果是使用了静态库，这会有两份，会有很大的浪费空间。
当然，使用动态库还有需要注意的地方。比如，有两个名字一模一样的动态库Qtcore4.dll，但是呢，一个dll是用vs2010编译器生成的，一个是用vs2015编译器生成的。如果，exe使用的dll弄错的话，程序结果会不对或者其他奇葩的问题。
以上均是一个大致的讲解，细节部分请参考程序员的自我修养这本书！

B. LIB静态库怎么定义导出函数

静态库不需要定义导出，只要有.h头文件就可以调用。
可以阅读《程序员的自我修养--链接、装载与库》的pdf了解静态库、动态库的原理

静态库可能只是定位DLL用，也可能含有代码，链接时会把这部分代码直接包含到程序不需要导出

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《软件测试的艺术》（原书第3版）是2012年机械工业出版社出版的图书。本书展示了各类软件测试的方法和智慧，阐述了如何将经典软件测试法则应用到解决当今计算机行业所面临的问题之中。

E. C文件如何成为可执行文件（编译、链接、执行）——摘自《程序员的自我修养》

本文算是我阅读《程序员的自我修养》（俞甲子等着）相关章节的笔记，文中直接引用了原书中的叙述，强烈建议大家去看原书，本文只做概要介绍而用。——注：文中有很多引用图的地方，请大家自己去找原书看，支持正版！我遇到一个问题，Linux C编程中的问题：.. char *p; unsigned int i = 0xcccccccc; unsigned int j; p = (char *) &i; printf("%.2x %.2x %.2x %.2x\n", *p, p[1], p[2], p[3]); memcpy(&j, p, sizeof(unsigned int)); printf("%x\n", j); ... Output: ffffffcc ffffffcc ffffffcc ffffffcc 0xcccccccc My questions are: 1. Why it prints "ffffffcc ffffffcc ffffffcc ffffffcc"? (if p is unsigned char* then it will print correctly "cc cc cc cc") 2. Why pointer to char p copied to j correctly, why not every member in p overflow? since it is a signed char. 这是别人在邮件列表中提出的问题，在试图回答这个问题的过程中，突然发现，自己对连接器的工作并不熟悉，因此拿来好书《程序员的自我修养》来看，并做如下汇报，强烈推荐《程序员的自我修养》！！！写好的C语言文件，最终能够执行，大致要经过预处理、编译、汇编、链接、装载五个过程。预编译完成的工作： （1）将所有的"#define"删除，并展开所有的宏定义 （2）处理所有条件预编译指令 （3）处理#include预编译指令，将被包含的文件插入到预编译指令的位置，这个过程是递归进行的。 （4）删除所有的注释 （5）添加行号和文件名标识，以便调试 （6）保留所有的#pragma编译器命令，因为编译器需要使用它们。编译完成的工作： （1）词法分析 扫描源代码序列，并将其分割为一系列的记号（Token）。 （2）语法分析 用语法分析器生成语法树，确定运算符号的优先级和含义、报告语法错误。 （3）语义分析 静态语义分析包括生命和类型的匹配，类型的转换；动态语义分析一般是在运行期出现的与语义相关性的问题，如除0错。 （4）源代码生成 源代码级优化器在源代码级别进行优化：如将如（6+2）之类的表达式，直接优化为（8）等等。将语法书转换为中间代码，如三地址码、P-代码等。 （5）代码生成 将源代码转换为目标代码，依赖于目标机器。 （6）目标代码优化汇编完成的工作： 将汇编代码变成机器可以执行的指令链接完成的工作： 链接完成的工作主要是将各个模块之间相互引用的部分处理好，使得各个模块之间正确衔接。链接过程包括：地址和空间分配、符号决议和重定位。 首先讲静态链接，基本的静态链接如下： 我们可能在main函数中调用到定义在另一个文件中的函数foo()，但是由于每个模块式单独编译的，因此main并不知道foo的地址，所以它暂时把这些调用foo的指令的目标地址搁置，等到最后链接的时候让连接器去修正这些地址（重定位），这就是静态链接最基本的过程和作用；对于定义在其他文件中的变量，也存在相同的问题。具体过程如下： （1）空间和地址分配 1）空间与地址分配：扫描所有输入目标文件，获得各个段的属性、长度和位置，并且将目标文件中的符号表中所有的符号定义和符号引用收集起来，放到一个全局符号表中。 2）符号解析和重定位：使用第一步收集到的信息，读取输入文件中段的数据、重定位信息，并进行符号解析与重定位、调整代码中的地址等。 动态链接的过程更为复杂，但是完成的工作类似。 动态链接的初衷是为了解决空间浪费和更新困难的问题，把链接过程推迟到运行时进行 首先介绍一个重要的概念——地址无关代码。为了解决固定装载地址冲突的问题，我们希望对所有绝对地址的引用不作重定位，而把这一步推迟到装载的时候再完成，一旦模块装载地址确定，即目标地址确定，那么系统对程序中所有的绝对地址引用进行重定位。同时我们希望，模块中共享的指令部分在装载时不需要因为装载地址的改变而改变，所以把指令中那些需要被修改的部分分离出来，跟数据放在一起，这样指令部分就可以保持不变，而数据部分可以在每个进程中拥有一个副本，这种方案目前被称为地址无关代码（PIC，Position-independent Code）。 我们需要解决如下四种引用中的重定位问题： 1）模块内部调用或者跳转：这个可以用相对地址调用或者基于寄存器的相对调用，所以不需要重定位2）模块内部数据的访问：用相对寻址的方法，不过链接器实现得十分巧妙： call494 <__i686.get_pc_thunk.cx> add$0x188c, %ecx mov$0x1, 0x28(%ecx) //a=1 调用一个叫做__i686.get_pc_thunk.cx的函数，把call的下一条指令的地址放到ecx寄存器中，接着执行一条mov指令和一个add指令3）模块间数据的访问：在数据段里建立一个指向全局变量的指针数组，也成全局便宜表（GOT），当要引用全局变量时，可以通过GOT相对应的项间接引用： GOT是做到指令无关的重要的一环：在编译时可以确定GOT相对于当前指令的偏移，根据变量地址在GOT中的偏移就可以得到变量的地址，当然GOT中哪个每个地址对应于哪个变量是由编译器决定的。4）模块间的调用、跳转：采用上面类似的方法，不同的是GOT中相应的项存储的是目标函数的地址，当模块需要调用目标函数时，可以通过GOT中的项进行间接跳转。 地址无关代码小结： 现在，来看动态链接中的另一个重要问题——延迟绑定（PLT）。当函数第一次被用到时才进行绑定，否则不绑定。PLT为了实现延迟绑定，增加了一层间接跳转。调用函数并不是通过GOT跳转的，而是通过一个叫PLT项的结构进行跳转的，每个外部函数在PLT中都有对应的项，如函数bar，其在PLT对应的项的地址记为bar@plt，实现方式如下： bar@plt: jmp* (bar@GOT) pushn pushmoleID jump_dl_runtime_resolve 链接器的这个实现至为巧妙： 如果在连接器初始化阶段，已经正确的初始化了bar@GOT，那么这个跳转指令的结果正是我们所期望的，但是，为了实现PLT，一般在连接器初始化时，将"pushn"的地址放入到bar@GOT中，这样就直接跳转到第二条指令，相当于没有进行任何操作。第二条指令“pushn”，n是bar这个符号引用在重定位表“.rel.plt”中的下标。接着将模块的ID压栈，跳转到_dl_runtime_resolve完成符号解析和重定位工作，然后将bar的地址填入到bar@GOT中。下次再调用到bar时，则bar@GOT中存储的是一个正确的地址，这样就完成了整个过程。 在链接完成之后，就生成了你要的可执行文件了，如ELF文件，至于这个文件的详细的信息，可以参考相关的文档。 现在，你要运行你的可执行文件，这是如何做到的呢？ 我们从操作系统的角度来看可执行文件的装载过程。操作系统主要做如下三件事情：（1）创建一个独立的虚拟地址空间，但由于采用了COW机制，这里只是复制了父进程的页目录和页表，甚至不设置映射关系（参考操作系统相关书籍）。（2）读取可执行文件头，并且建立虚拟空间与可执行文件的映射关系。（3）将CPU的指令寄存器设置成可执行文件的入口地址，启动运行。我们来看一下执行过程中，进程虚拟空间的分布。 首先我们来区分Section和Segment，都可以翻译为“段”，那么有什么不同呢？从链接的角度来讲，elf文件是按照Section存储的，从装载的角度讲，elf文件是按照Segment存储的。”Segment”实际上是从装载的角度重新划分了ELF的各个段，将其中属性相似的Section合并为一个Segment，而系统是按照Segment来映射可执行文件的。

F. 程序员的自我修养的作品目录

第1部分 我叫邵总
第1章 温故而知新
第2章 编译和链接
第3章 目标文件里有什么
第4章 静态链接
第5章 WINDOWS PE/COFF
第3部分 装载与动态链接
第6章可执行文件的装载与进程
第7章 动态链接
第8章 LINUX 共享库的组织
第9章 WINDOWS 下的动态链接
第4部分 库与运行库
第10章 内存
第11章 运行库
第12章 系统调用与API
第13章 运行库实现
附录
索引

G. 《程序员的自我修养链接、装载与库》epub下载在线阅读，求百度网盘云资源

《程序员的自我修养》（俞甲子）电子书网盘下载免费在线阅读

资源链接：

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书名：程序员的自我修养

作者：俞甲子

豆瓣评分：8.8

出版社：电子工业出版社

出版年份：2009-4

页数：459

内容简介：

这本书主要介绍系统软件的运行机制和原理，涉及在Windows和Linux两个系统平台上，一个应用程序在编译、链接和运行时刻所发生的各种事项，包括：代码指令是如何保存的，库文件如何与应用程序代码静态链接，应用程序如何被装载到内存中并开始运行，动态链接如何实现，C/C++运行库的工作原理，以及操作系统提供的系统服务是如何被调用的。每个技术专题都配备了大量图、表和代码实例，力求将复杂的机制以简洁的形式表达出来。本书最后还提供了一个小巧且跨平台的C/C++运吵纤行库MiniCRT，综合展示了与运行库相关的各种技术。

对装载、链接和库进行了深入浅升迅仿出的剖析，并且辅以大量的例子和图表，可以作为计昌岩算机软件专业和其他相关专业大学本科高年级学生深入学习系统软件的参考书。同时，还可作为各行业从事软件开发的工程师、研究人员以及其他对系统软件实现机制和技术感兴趣者的自学教材。

H. python 是否有能列出动态链接库中有哪些方法的库

最近看了《Gray hat python》一书，这才知道为什么python是黑客必学的编程语言。通过python的ctypes模块，可以直接调用动态链接库中的导出函数，而且甚至可以直接在python中构建出复杂的C结构体！！！使得python也具备了底层内存操作的能力，再配合python本身强大的表达能力，能不让人激动么。

之前为了在python中调用动态链接库导出的函数，你需要自行解析出这些导出函数的地址。而现在ctypes库会替我们完成这个麻烦的过程，大大方便了我们直接在python中调用C函数的能力。
ctypes模块中有三种不同的动态链接库加载方式：cdll, windll, oledll。不同之处在于链接库中的函数所遵从的函数调用方式（calling convention）以及返回方式有所不同。
cdll用于加载遵循cdecl标准函数调用约定的链接库。windll则用于加载遵循stdcall调用约定的动态链接库。oledll与windll完全相同，只是会默认其载入的函数会统一返回一个Windows HRESULT错误编码。
先复习一下有关函数调用约定的知识：函数调用约定指的是函数参数入栈的顺序、哪些参数入栈、哪些通过寄存器传值、函数返回时栈帧的回收方式（是由调用者负责清理，还是被调用者清理）、函数名称的修饰方法等等。基本上我们最常见的调用约定就是cdecl和stdcall两种。在《程序员的自我修养--链接、装载与库》一书的第10章有对函数调用约定的更详细介绍。
cdecl规定函数参数列表以从右到左的方式入栈，且由函数的调用者负责清除栈帧上的参数。stdcall的参数入栈方式与cdecl一致，但函数返回时是由被调用者自己负责清理栈帧。而且stdcall是Win32 API函数所使用的调用约定。OK，就这么多，够了。
测试一下在Linux平台和Windows平台下通过ctypes模块导入C库中函数的小例子:
Windows 下：
from ctypes import *
msvcrt = cdll.msvcrt
msg = "Hello world!\n"
msvcrt.printf("Testing: %s", msg)

Linux下：
from ctypes import *
libc = CDLL("libc.so.6")
msg = "Hello, world!\n"
libc.printf("Testing: %s", msg)

可以看到动态链接库中的printf被直接导入到python中来调用了。
那么，在python中怎么表示C的类型？不用担心，下面这张表就能搞定。

有了这个映射关系，多复杂的C类型也能在python中表达出来。

在C中定义一个联合：

union
{
long barley_long;
int barley_int;
char barley_char[8];
}barley_amount;

而在python中同等的定义为：注意一下python中定义数组的方式。

class barley_amount(Union):
_fields_ = [
("barley_long", c_long),
("barley_int", c_int),
("barley_char", c_char * 8),
]

测试一下这个例子，在python中定义一个联合体，为其赋值，再分别访问其成员。

from ctypes import *
class barley_amount(Union):
_fields_ = [
("barley_long", c_long),
("barley_int", c_int),
("barley_char", c_char * 8),
]
value = raw_input("Enter the amount of barley to put into the beer vat:")
my_barley = barley_amount(int(value))
print "Barley amount as a long: %ld" % my_barley.barley_long
print "Barley amount as an int: %d" % my_barley.barley_int
print "Barley amount as a char: %s" % my_barley.barley_char