C++学习笔记day22-----UC

环境变量
加载到内存中的程序叫做进程，一个程序可以被多次加载，生成多个进程，每个进程之间相互独立。
在linux中，每一个进程都有自己独立的环境变量，举一个典型的例子：bash
env，在bash中可以通过env这个指令来查看当前bash的所有环境变量。
环境变量的格式如下：
name=value
在name和value中都是不允许存在空格。
一个bash中可以声明私有的变量，只能在bash内使用，无法继承给bash的子程序
echo，在bash中可以使用echo来查看一个变量的值，echo $name
|，管道符号，将管道之前的指令的标准输出作为管道之后的命令的标准输入
grep，筛选符号，可以在标准输入中/文件筛选出需要的内容，|grep “name”，grep “name” filename
以下是一个bash的环境变量，特别讲解一下PS1和PATH这两个环境变量
PS1

linxin@ubuntu:~$ echo $PS1
\[\e]0;\u@\h: \w\a\]${debian_chroot:+($debian_chroot)}\[\033[01;32m\]\u@\h\[\033[00m\]:\[\033[01;34m\]\w\[\033[00m\]\$

PS1这个环境变量指的是bash中的提示符格式，就是“linxin@ubuntu:~$”这个东西，可以通过更改这个环境变量的值来制定提示符的格式。如下：

linxin@ubuntu:~$ export PS1="\W\$"
~$
~$cd /
/$cd home
home$cd linxin/
~$

将PS1的内容更改为”\W$”之后，bash的提示符就变成了当前目录的目录名称。
PATH
PATH是bash的环境变量，可以用如下命令来查看：

linxin@ubuntu:~$ env |grep "PATH"
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin

PATH的值，是一些用冒号分隔的路径。这些路径都是用于bash寻找命令的。
当在bash中输入“ls”这样一个指令的时候，bash会先到 /usr/local/sbin 中寻找是否有这个命令，按照PATH里的路径依次寻找，只有找到这个命令之后，才会停止寻找，并执行这个命令。如果找完所有的路径，依然找不到命令，就会报错“commond not find”。
如果想在运行当前目录下的可执行文件，且不想加上 ./ 符号，可以通过对PATH更改来实现。如下：

els$export PATH=$PATH:.
els$els

进入到els文件夹之后，用 “export PATH=$PATH:.”将当前目录添加到PATH的值中，然后直接运行els这个可执行文件。

上述的两个变量的值，都在当前的bash内有效，如果关掉这个bash，重新开启一个bash，它们就会失效，因为改变仅仅只作用于当前的bash。
在每个bash启动的时候，都会先调用 ~/.bashrc 这个脚本，可以将改变PATH和PS1的值的指令写入这个文件，那么每次开启一个新的bash的时候，都会对当前的bash进行设置。

最后强调一点，linux是严格区分大小写的，环境变量尽可能使用全部大写。
制作和使用动态库
动态库的命名方式：lib+库名.so
步骤一：将所有要加入到动态库中的.c源文件，都编译成目标文件（与目标位置无关的目标文件）
gcc -c -fPIC *.c，参数 -fPIC 就是编译成与位置无关的目标文件的选项。
步骤二：将所有要加入到动态库中的.o目标文件，进行打包
gcc -shared -o libpmath.so *.o，将当前目录下所有的.o文件都打包放入libpmath.so的动态库文件中。
步骤三：使用动态库
gcc main.c -L. -lpmath ，将主函数所在文件和库进行链接生成可执行文件。

上述三个步骤结束之后，运行最后生成的可执行文件，a.out 会得到如下报错：
error while loading shared libraries:libpmath.so:cannot open shared object file :NO such file or directory

当一个程序加载到内存的时候，系统会调用加载器来完成这项任务。
加载器遇到程序中对动态库中的函数的调用的时候，会到加载器的默认路径下去寻找这个动态库。
上述的报错，就是加载器在默认的路径里找不到相对应的动态库导致的。

可以通过ldd这个指令来验证上述原理。如下：

linxin@ubuntu:~/biaoc/els$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffd791c5000)
    libels.so => not found
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f39704b8000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f3970a9b000)

在a.out可执行文件中，一共有四个关联的动态库，只有libels.so这个自定义的动态库是 not find，其他的几个动态库都能找到相应的内存地址。
解决这个问题的方法有四种，这里只介绍两种：
1、通过环境变量来解决
LD_LIBRARY_PATH，这个环境变量里的值，告诉加载器可以到哪些路径下找到相应的动态库文件。如下：

linxin@ubuntu:~/biaoc/els$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.
linxin@ubuntu:~/biaoc/els$ ldd a.out
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff70177000)
    libels.so (0x00007fbd1972c000)
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fbd1934c000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fbd19b35000)

这一次，libels.so就有了对应的内存地址。
2、将自定义的动态库文件，放入到加载器默认的路径下，加载器默认的路径有/lib或者/usr/lib
（关闭之前bash，让LD_LIBRARY_PATH失效），如下：

linxin@ubuntu:~/biaoc/els$ a.out 
a.out: error while loading shared libraries: libels.so: cannot open shared object file: No such file or directory
linxin@ubuntu:~/biaoc/els$ sudo cp libels.so /lib
linxin@ubuntu:~/biaoc/els$ ldd a.out 
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffd373ad000)
    libels.so => /lib/libels.so (0x00007f3e0e2e2000)
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f3e0df02000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f3e0e6eb000)
linxin@ubuntu:~/biaoc/els$

可以看到，这次libel.so的路径和上一次不同。

静态链接：，在生成可执行文件的时候，链接器会把main函数所在文件里有用到的静态库中的函数加载到可执行文件中，链接到一起。所以可执行文件是不依赖静态库的。
动态链接：，在可执行文件加载到内存的时候，由加载器负责将可执行文件用到的函数链接上来。所以可执行文件对动态库具有依赖性。

动态库又称为共享库。
当一个程序被两次加载的时候，回生成两个进程，这两个进程里都有一份静态库内容。
而动态库则不同，这两个进程对动态库中的函数调用，不是加载其函数实现，而是通过指针指向内存里动态库函数*所在地址，这就导致了，两个进程只需要加载一份动态库到内存即可。*

动态加载
动态加载与动态库加载是两码事。
动态库的加载发生在程序加载到内存中时，而动态加载则发生在程序运行过程中。
可以通过一组函数，让程序在运行过程中，按照需要加载动态库中的部分函数。

void *dlopen(const char *filename, int flags);
Link with -ldl.
功能：
加载动态库文件，返回一个地址（和加载的动态库关联的地址，这个地址会用于dlopen的其他API中）
参数：
filename:指定了要加载的动态库的库文件名称，
flags：
二选一
RTLD_LAZY：懒加载，在执行的时候，才绑定
RTLD_NOW：立即加载，在dlopen返回之前，已经绑定。
返回值：
错误 NULL
成功加载的动态库的地址

int dlclose(void *handle);
功能：
动态库的引用技术减1,如果引用到0,动态库卸载。

char *dlerror(void);
功能：
获取最近一次调用动态库加载库文件函数的错误信息
返回值：
NULL 没有错误
非空：字符串描述了最近一次调用库函数产生的错误信息

void *dlsym(void *handle, const char *symbol);
功能：
获取共享库里的函数的加载地址
参数：
handle：dlopen的返回值，动态库加载的地址
symbol：指定了要找的符号的名字，函数的名字属于符号名字的一种
返回值：
NULL 找不到这个符号
非空，找到的这个符号加载到内存的地址

写了一个Demo，这个Demo在运行过程中，加载了俄罗斯方块的动态库中，俄罗斯方块结构体的初始化函数，地图初始化函数，显示地图函数，并成功打印。注意，在使用上述的函数时，需要在目标文件链接时，将dl的库也链接进来，这些函数都是在动态库dl中。代码如下：

#include<stdio.h>
#include<dlfcn.h>
#include"/home/linxin/biaoc/els/els.h"
typedef ElsType *new_t(void);
typedef void init_t(ElsType*);
typedef void display_t(ElsType*);
int main(void){
    //加载动态库，libels
    void *p = dlopen("libels.so",RTLD_NOW);
    if(p == NULL){
        printf("%s\n",dlerror());
        return -1;
    }
    printf("loaded lib success\n");
    //在动态库文件中找函数，加载到内存的地址
    void *new = dlsym(p,"els_new");
    void *init = dlsym(p,"InitMap");
    void *display = dlsym(p,"Display");

    if(new == NULL || init == NULL || display == NULL){
        printf("%s\n",dlerror());
        return -1;
    }
    //已经获取到Display这个函数的入口地址f
    new_t *new_t_f = (new_t *)new;
    init_t *init_t_f = (init_t *)init;
    display_t *display_t_f = (display_t *)display;

    ElsType *els_t = new_t_f();
    init_t_f(els_t);
    display_t_f(els_t);
    //动态库的引用结束减一
    dlclose(p);
    return 0;
}

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