SystemSoftware - Linking #2

SystemSoftware - Linking #1

지난 글에 이어서 Linking을 하는 2가지 방법에 대해서 알아보자

 

다 쓰고 파일 날아가서 다시 씀

일반적으로 사용하는 함수의 Packaging

• 모든 함수를 하나의 source file에 넣는경우 : 공간과 시간측면에서 비효율적임
• 각각의 함수마다 나누어진 source file에 넣는 경우 : 효율적

 

Static libraries(.a archive files)

• 여러개의 연관된 파일이 하나의 파일로 묶여있다고 생각한다.
• 일반적으로 사용하는 Static library : libc.a(C standard library), libm.a(C math library)

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// main2.c

#include <stdio.h>
#include "vector.h"

int x[2] = {1, 2};
int y[2] = {3, 4};
int z[2];

int main(){
  addvec(x, y, z, 2);
  printf("z = [%d %d]\n", z[0], z[1]);
  return;
}

//libvector.a

// addvec.c
void addvec(int *x, int *y, int *z, int n){
  int i;
  for(i = 0; i < n; i++){
    z[i] = x[i] + y[i];
  }
}

// multvec.c
void multvec(int *x, int *y, int *z, int n){
  int i;
  for(i = 0; i < n; i++){
    z[i] = x[i] * y[i];
  }
}

Linking 과정 : Compile-time 

1. addvec.c와 multvec.c를 컴파일 해서 .o파일을 생성하고 .o파일들을 묶어서 libvector.a 라이브러리를 만들어준다.
2. main2.c를 컴파일해서 main2.o를 생성한다.
3. linking과정에서 libvector.a 의 addvec.o를 가져오고, printf함수도 사용하기 때문에 libc.a(C Standard library)에서 printf.o 를 가져온다
4. Fully linked executable object file을 생성하고 실행한다(메모리에 load).

Static library의 단점

1. 중복되는 함수를 모든 프로세서에서 사용할 때 각각의 프로세서 모두 해당 함수에대한 바이너리 코드를 가지고 있기 때문에 메모리 측면에서 좋지않다.
2. 함수에 버그가 발생하면 linking파일을 새로 만들어야 한다.

* Linker 알고리즘

1. .a파일에 있는 .o파일을 순차적으로 탐색한다.
2. unresolved references(main2.c의 addvec처럼 아직 연결되지 못한 함수)를 찾아서 list에 추가한다.
3. addvec 같은 함수에 대한 symbols table을 구성한다.

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Shared libraries : 프로그램을 실제로 실행할 때(프로그램이 memory로 load될 때) 사용한다.

• 실행파일이 메모리에 처음 올라올 때 linking을 수행하는 경우(load-time linking) ex) libc.so
• 프로그램 실행 도중 실제로 해당 라이브러리 함수가 호출 될 때 linking을 수행하는 경우(run-time linking) : ex) web server(라이브러리가 업데이트 되더라도 계속 실행 가능)

 

Linking 과정 : Load-time

1. addvec.c와 multvec.c를 컴파일 해서 .o파일을 생성한다.
2. gcc -shared -o libvector.so addvec.o multvec.o : -shared 옵션을 사용해서 addvec.o 와 multvec.o 를 libvector.so 라는 하나의 shared library를 만들어준다.
3. main2.c를 컴파일해서 main2.o를 생성한다.
4. main2.o의 addvec, printf등의 함수에 대해서 linking이 필요하다는 정보만 기록해두고 해당 함수의 라이브러리를 실행파일에 넣지는 않는다.
5. Partitially linked executable object file을 만들고 이를 실행할 때(메모리에 load될 때) libvector.so 의 addvec.o를 가져오고, printf함수도 사용하기 때문에 libc.so(C Standard library)에서 printf.o 를 가져온다
6. Fully linked executable object file을 생성한다.

 

Linking 과정 : Run-time (코드로 설명)

// dll.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>

int x[2] = {1, 2};
int y[2] = {3, 4};
int z[2];

int main(){
  void *handle;
  void(*addvec)(int*,int*,int*,int);
  char *error;
  
  // addvec()을 가지고있는 라이브러리를 동적으로 load한다.
  handle = dlopen("./libvector.so", RTLD_LAZY);
  if(!handle)
  ...
  
  // 라이브러리에서 addvec()에 대한 pointer를 받아온다
  addvec = dlsym(handle, "addvec");
  if((error = dlerror()) != NULL)
  ...
  
  // 일반적인 함수를 사용하는 것 처럼 사용한다
  addvec(x, y, z, 2);
  printf("z = [%d %d]\n", z[0], z[1]);
  
  // unload the shared library
  ...
  
  return;
}

*dlopen() : 함수에 대한 일종의 key를 받는다고 생각

Dynamic linking(Run-time) : 코드를 작성할 때부터 해당 함수를 동적으로 Linking 하겠다고 명시해야한다. (코드 작성이 어려워짐)