라이브러리 이해하기 1.

유닉스나 리눅스 환경에서 라이브러리는 크게 세가지로 나눌 수 있다.

- 정적 라이브러리
- 공유 라이브러리
- 동적 적재 라이브러리

정적 라이브러리는 .a로 끝나는 파일로 빌드 시 실행 파일에 포함되게 된다. 정적 라이브러리를 사용하는 프로그램을 만들기 위해서는 해당 라이브러리가 extern하는 함수가 선언된 헤더 파일과 해당 라이브러리가 필요하다.

공유 라이브러리는 .so로 끝나는 파일로 빌드 시 실행 파일에 포함되지 않는다. 따라서 여러 프로그램이 공유하는 기능을 공유 라이브러리로 만들 경우 디스크 공간을 아낄수 있고 공유 라이브러리에 버그가 존재할 경우 공유 라이브러리만 재배포하여 문제를 수정할 수 있다. 또한 공유 라이브러리가 이를 사용하는 프로세스에 의해 메모리에 로드되면, 해당 공유 라이브러리를 사용하는 또다른 프로세스가 실행되었을 때 이전 프로세스가 로딩해 놓은 내용을 공유하여 사용하기 때문에 메모리 사용량 또한 절약된다.
공유 라이브러리를 사용하는 프로그램을 만들기 위해서는 해당 라이브러리가 extern하는 함수가 선언된 헤더 파일과 해당 공유 라이브러리가 필요하다. 공유 라이브러리는 실행 파일이 실제로 시스템에서 실행되는 시점에 프로그램 링커 로더가 /lib, /usr/lib, 그리고 LD_LIBRARY_PATH등에서 해당 파일의 존재유무를 확인하고 이를 사용되게 된다. 공유 라이브러리는 앞서 말한바와 같이 링크되는 시점(해당 공유 라이브러리를 사용하는 어플리케이션을 빌드하는 시점)에 공유 라이브러리의 헤더와 라이브러리( .so)파일이 필요하다. 왜 실행파일에 포함되지 않는 라이브러리 파일이 필요한 것인까? 이는 빌드되는 어플리케이션이 실행될 때 찾아야 할 라이브러리의 이름이 공유 라이브러리 파일 안에 적혀있기 때문인데 이를 soname이라고 하고 이 soname은 라이브러리의 파일명하고 다를 수 있으므로 서로 구분하여야 한다. 공유 라이브러리를 컴파일할 때에는 아래와 같이 –fPIC (Position Independent Code)옵션이 필요하다.

gcc –fPIC –c MyLibrary.c
gcc –shared –Wl,-soname libMyLibrary.so.1 –o libMyLibrary.so.1.2.3 MyLibrary.o


동적 적재 라이브러리는 실행 중에 동적으로 로딩되는 라이브러리며, 프로그램 실행시가 아닌 해당 라이브러리에 포함된 함수가 사용되는 시점에 불려와 사용되게 된다. 따라서 동적 라이브러리를 사용하는 프로그램은 첫 실행이 정적 혹은 공유 라이브러리를 사용할 때 보다 빠르다는 장점이 있다. 또한 동적 적재 라이브러리는 실행 시 동적으로 라이브러리에서 직접 정보를 얻어와 실행한다. 따라서 동적 적재 라이브러리를 사용한 어플리케이션을 빌드하는 시점에서는 해당 라이브러리에 대한 헤더 파일이나 심지어 해당 라이브러리 자체도 필요 없다. 리눅스에서는 일반 공유 라이브러리를 동적으로 적재가 가능하므로 공유 라이브러리와 동적 적재 라이브러리가 같다고 할 수 있다. 다만 이를 사용하는 방법으로 구분될 뿐이다. 즉 so파일을 공유 라이브러리도 사용할 수도 동적 적재 라이브러리로 사용할 수도 있으며 동적 적재 라이브러리로 사용하려면 라이브러리를 사용하고자 하는 프로그램에서 dlopen, dlsym등을 사용하여 원하는 심볼을 불러오도록 처리하면 된다.

대부분의 unix/linux 시스템에서 LD_LIBRARY_PATH가 사용 가능하지만 모든 시스템에서 그런 것은 아니다. 리눅스에서는 LD_LIBRARY_PATH 사용이 가능하지만, /etc/ld.so.conf 파일과 ldconfig을 사용하여 /etc/ld.so.cache 파일을 생성하는 방법이 더 권장된다.

또다른 방법으로는 rpath를 지정하는 방법이 있다. rpath는 실행 파일을 compile할때 지정해 주면 된다.

gcc -Wall -o myexefile -Wl,rpath,. main.o -L. -lMyLibrary

위 예제에서는 rpath를 현재 디렉토리 [.]로 설정하였으며 이는 실행할 때 MyLibrary를 찾는 위치에 현재 디렉토리를 추가한 것이다.  -L옵션은 링크시에 MyLibrary를 찾는 위치를 지정하는 옵션으로 역시 [.] 현재 디렉토리로 지정하였다. 굳이 -l 옵션으로 라이브러리를 지정할 필요 없이 경로를 포함한 파일 이름을 사용하여도 된다.

gcc -Wall -o myexefile -Wl,rpath,. main.o ./libMyLibrary.so.1.2.3