2.1절. 라이브러리란 무엇인가

라이브러리란 특정한 코드(함수 혹은 클래스)를 포함하고 있는 컴파일된 파일이다. 이러한 라이브러리를 만드는 이유는 자주 사용되는 특정한 기능을 main 함수에서 분리시켜 놓음으로써, 프로그램을 유지, 디버깅을 쉽게하고 컴파일 시간을 좀더 빠르게 할수 있기 때문이다.

만약 라이브러리를 만들지 않고 모든 함수를 main 에 집어 넣는다면, 수정할때 마다 main 코드를 수정해야 하고 다시 컴파일 해야 할것이다. 당연히 수정하기도 어렵고 컴파일에도 많은 시간이 걸린다.

반면 라이브러리화 해두면 우리는 해당 라이브러리만 다시 컴파일 시켜서 main 함수와 링크 시켜주면 된다. 시간도 아낄뿐더러 수정하기도 매우 쉽다.

2.2절. 라이브러리의 종류

라이브러리에도 그 쓰임새에 따라서 여러가지 종류가 있다(크게 3가지). 가장 흔하게 쓰일수 있는 "정적라이브러리"와 "공유라이브러리", "동적라이브러리" 가 있다.

이들 라이브러리가 서로 구분되어지는 특징은 적재 시간이 될것이다.

3.1절. 라이브러리화 할 코드

라이브러리의 이름은 libmysum 이 될것이며, 여기에는 2개의 함수가 들어갈 것이다. 하나는 덧셈을 할 함수로 "ysum" 또 하나는 뺄셈을 위한 함수로 "ydiff" 으로 할것이다. 이 라이브러리를 만들기 위해서 mysum.h 와 mysum.c 2개의 파일이 만들어질것이다.

mysum.h

int ysum(int a, int b); 
int ydiff(int a, int b);
			

mysun.c

#include "mysum.h"
int ysum(int a, int b)
{
    return a + b; 
}
int ydiff(int a, int b)
{
    return a - b;
}
			

3.2절. 정적라이브러리 제작

정적라이브러리는 위에서 말했듯이 단순히 오브젝트(.o)들의 모임이다. 오브젝트를 만든다음에 ar 이라는 명령을 이용해서 라이브러리 아카이브를 만들면 된다.

[root@localhost test]# gcc -c mysum.c
[root@localhost test]# ar rc libmysum.a mysum.o
			

이제 라이브러리가 실제로 사용가능한지 테스트해보도록 하자.

예제 : print_sum.c

#include "mysum.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
    char oper[5];
    char left[11];
    char right[11];
    int  result;

    memset(left, 0x00, 11);
    memset(right, 0x00, 11);

    // 표준입력(키보드)으로 부터  문자를 입력받는다.
    // 100+20, 100-20 과 같이 연산자와 피연산자 사이에 공백을 두지 않아야 한다.  
    fscanf(stdin, "%[0-9]%[^0-9]%[0-9]", left, oper, right);
    if (oper[0] == '-')
    {
        printf("%s %s %s = %d\n", left, oper, right, 
                        ydiff(atoi(left), atoi(right)));
    }
    if (oper[0] == '+')
    {
        printf("%s %s %s = %d\n", left, oper, right, 
                        ysum(atoi(left), atoi(right)));
    }
}
			

위의 프로그램을 컴파일 하기 위해서는 라이브러리의 위치와 어떤 라이브러리를 사용할것인지를 알려줘야 한다. 라이브러리의 위치는 '-L' 옵션을 이용해서 알려줄수 있으며, '-l' 옵션을 이용해서 어떤 라이브러리를 사용할것인지를 알려줄수 있다. -l 뒤에 사용될 라이브러리 이름은 라이브러리의 이름에서 "lib"와 확장자 "a"를 제외한 나머지 이름이다. 즉 libmysum.a 를 사용할 것이라면 "-lmysum" 이 될것이다.

[root@localhost test]# gcc -o print_sum print_num.c -L./ -lmysum
			

정적라이브러리 상태로 컴파일한 프로그램의 경우 컴파일시에 라이브러리가 포함되므로 라이브러리를 함께 배포할 필요는 없다.

3.3절. 공유라이브러리 제작 / 사용

print_sum.c 가 컴파일되기 위해서 사용할 라이브러리 형태가 정적라이브러리에서 공유라이브러리로 바뀌였다고 해서 print_sum.c 의 코드가 변경되는건 아니다. 컴파일 방법역시 동일하며 단지 라이브러리 제작방법에 있어서만 차이가 날뿐이다.

이제 위의 mysum.c 를 공유라이브러리 형태로 만들어보자. 공유라이브러리는 보통 .so 의 확장자를 가진다.

[root@localhost test]# gcc -fPIC -c mysum.c
[root@localhost test]# gcc -shared -W1,-soname,libmysutff.so.1 -o libmysum.so.1.0.1 mysum.o
[root@localhost test]# cp libmysum.so.1.0.1 /usr/local/lib
[root@localhost test]# ln -s /usr/local/lib/libmysum.so.1.0.1 /usr/local/lib/libmysum.so
			

컴파일 방법은 정적라이브러리를 이용한 코드의 컴파일 방법과 동일하다.

[root@coco test]# gcc -o print_sum print_sum.c -L/usr/local/lib -lmysum
			

공유라이브러리는 실행시에 라이브러리를 적재함으로 프로그램을 배포할때는 공유라이브러리도 함께 배포되어야 한다. 그렇지 않을경우 다음과 같이 공유라이브러리를 찾을수 없다는 메시지를 출력하면서 프로그램 실행이 중단될 것이다.

[root@coco library]# ./print_sum
./print_sum: error while loading shared libraries: libmysub.so: cannot open shared object file: No such file or directory
			

만약 libmysub.so 가 /usr/my/lib 에 복사되어 있고 환경변수를 통해서 라이브러리의 위치를 알려주고자 할때는 아래와 같이 하면된다.

[root@localhost test]# export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/my/lib 
			

[root@localhost test]# cat /usr/my/lib >> /etc/ld.so.conf 
[root@localhost test]# ldconfig
			

3.4절. 동적라이브러리의 사용

동적라이브러리라고 해서 동적라이브러리를 만들기 위한 어떤 특별한 방법이 있는것은 아니다. 일반 공유라이브러리를 그대로 쓰며, 단지 실행시간에 동적라이브러리를 호출하기 위한 방법상의 차이만 존재할 뿐이다.

정적/공유 라이브러리가 라이브러리의 생성방법과 컴파일방법에 약간의 차이만 있고 코드는 동일하게 사용되었던것과는 달리 동적라이브러리는 코드자체에 차이가 있다. 그럴수밖에 없는게, 동적라이브러리는 프로그램이 샐행되는 중에 특정한 시점에서 부르고 싶을때 라이브러리를 적재해야 하므로, 라이브러리를 적재하고, 사용하고 해제(free) 하기 위한 코드를 생성해야 하기 때문이다.

linux 에서는 이러한 라이브러리를 호출하기 위한 아래와 같은 함수들을 제공한다. 아래의 함수들은 solaris 에서 동일하게 사용될수 있다.

#include <dlfcn.h>

void *dlopen (const char *filename, int flag);
const char *dlerror(void);
void *dlsym(void *handle, char *symbol);
int dlclose(void *handle); 
			

dlerror 는 dl 관련함수들이 제대로 작동을 수행하지 않았을경우 에러메시지를 되돌려준다. dleooro(), dlsym(), dlclose(), dlopen(3)중 마지막 호출된 함수의 에러메시지를 되돌려준다.

dlsym 은 dlopen(3) 을 통해서 열린라이브러리를 사용할수 있도록 심볼값을 찾아준다. 심볼이라고 하면 좀 애매한데, 심볼값은 즉 열린라이브러리에서 여러분이 실제로 호출할 함수의이름이라고 생각하면 된다. handle 는 dlopen(3) 에 의해서 반환된 값이다. symbol 은 열린라이브러리에서 여러분이 실제로 부르게될 함수의 이름이다. dlsym 의 리턴값은 dlopen 으로 열린 라이브러리의 호출함수를 가르키게 된다. 리턴값을 보면 void * 형으로 되어 있는데, void 형을 사용하지 말고 호출함수가 리턴하는 형을 직접명시하도록 하자. 이렇게 함으로써 나중에 프로그램을 유지보수가 좀더 수월해진다.

3.5절. 동적라이브러리를 사용하여 프로그램의 확장성과 유연성을 높이기

동적라이브러리는 실행시간에 필요한 라이브러리를 호출할수 있음으로 조금만(사실은 아주 많이겠지만 T.T) 신경쓴다면 매우 확장성높고 유연한 프로그램을 만들수 있다.

동적라이브러리의 가장 대표적인 예가 아마도 Plug-in 이 아닐까 싶다. 만약에 모질라 브라우저가 plug-in 을 지원하지 않는 다면 우리는 새로운 기능들 이 추가될때 마다 브라우저를 다시 코딩하고 컴파일하는 수고를 해야할것이다. 그러나 동적라이브러리를 사용하면 브라우저를 다시 코딩하고 컴파일 할필요 없이, 해당 기능을 지원하는 라이브러리 파일만 받아서 특정 디렉토리에 설치하기만 하면 될것이다. 물론 동적라이브러리를 사용하기만 한다고 해서 이러한 기능이 바로 구현되는 건 아니다. Plug-in 의 효율적인 구성을 위한 표준화된 API를 제공하고 여기에 맞게 Plug-in 용 라이브러리를 제작해야만 할것이다.

우리가 지금까지 얘로든 프로그램을 보면 현재 '+', '-' 연산을 지원하고 있는데, 만약 'x', '/' 연산을 지원하는 라이브러리가 만들어졌다면, 우리는 프로그램의 코딩을 다시해야만 할것이다. 이번에는 동적라이브러리를 이용해서 plug-in 방식의 확장이 가능하도록 프로그램을 다시 만들어 보도록 할것이다.

+,ysum,libmysum.so
-,ydiff,libmysum.so
				

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

struct input_data
{
    char    oper[2];
    char    func[10]; 
    char    lib[30];
};

int main(int argc, char **argv)
{
    char oper[2];
    char left[11];
    char right[11];
    char buf[50];
    char null[1];
    int data_num;

    struct input_data plug_num[10]; 

    void *handle;

    int (*result)(int, int);
    int i;
    char *error;

    FILE *fp;

    // 설정파일을 읽어들이고 
    // 내용을 구조체에 저장한다. 
    fp = fopen("plugin.cfg", "r");
    data_num = 0;
    while(fgets(buf, 50, fp) != NULL)
    {
        buf[strlen(buf) -1] = '\0';
        sscanf(buf, "%[^,]%[,]%[^,]%[,]%[^,]", plug_num[data_num].oper, 
                                               null,    
                                               plug_num[data_num].func, 
                                               null,
                                               plug_num[data_num].lib);
        data_num ++;
    }
    fclose(fp);

    printf("> ");
    memset(left, 0x00, 11);
    memset(right, 0x00, 11);
    fscanf(stdin, "%[0-9]%[^0-9]%[0-9]", left, oper, right);

    // 연산자를 비교해서 
    // 적당한 라이브러리를 불러온다. 
    for (i  = 0; i < data_num ; i++)
    {
        int state; 
        if ((state = strcmp(plug_num[i].oper, oper)) == 0) 
        {
            printf("my operator is      : %s\n", plug_num[i].oper);
            printf("my call function is : %s\n", plug_num[i].func);
            break;
        }
    }    

    if (i == data_num)
    {
        printf("--> unknown operator\n");
        exit(0);
    }

    handle = dlopen(plug_num[i].lib, RTLD_NOW);
    if (!handle)
    {
        printf("open error\n");
        fputs(dlerror(), stderr);
        exit(1);
    }

    // 연산자에 적당한 함수를 불러온다. 
    result = dlsym(handle, plug_num[i].func);
    if ((error = dlerror()) != NULL)
    {
        fputs(error, stderr);
        exit(1);
    }

    printf("%s %s %s = %d\n",left, oper, right, result(atoi(left), atoi(right)) ); 

    dlclose(handle);
}
				

[root@localhost test]# gcc -o print_sum_dl print_sum_dl.c -ldl 
				

  
[root@localhost test]# ./print_sum_dl
> 99+99
my operator is      : +
my call function is : ysum
99 + 99 = 198
[root@localhost test]#
				

int multi(int a, int b);
int div(int a, int b);
				

int multi(int a, int b)
{
    return a * b;
}

int div(int a, int b)
{
    return a / b;
}
				

[root@localhost test]# gcc -c -fPIC mymulti.c
[root@localhost test]# gcc -shared -W1,-soname,libmymulti.so.1 -o libmymulti.so.1.0.1 mymulti.o
				

 
+,ysum,libmystuff.so
-,ydiff,libmystuff.so
*,ymulti,libmymulti.so.1.0.1
/,ydiv,libmymulti.so.1.0.1
				

[root@localhost test]# ./print_sum_dl
> 10*10
my operator is      : *
my call function is : ymulti
10 * 10 = 100

[root@localhost test]# ./print_sum_dl
> 10/10
my operator is      : /
my call function is : ydiv
10 / 10 = 1