一、如何理解目錄

所以我們說(shuō)Linux下一切皆文件，那么目錄是文件嗎？

是的，因?yàn)樗灿凶约旱膇node，我們可以通過(guò)ls -i的命令來(lái)查看我們目錄對(duì)應(yīng)的inode

目錄的內(nèi)容就是該目錄下文件的文件名和對(duì)應(yīng)文件的inode映射關(guān)系，這樣我們就可以在目錄中打開(kāi)文件

每個(gè)目錄創(chuàng)建出來(lái)都會(huì)有兩個(gè)隱藏文件一個(gè)是.一個(gè)是..，它們的本質(zhì)是什么，它們作為一個(gè)文件的屬性和內(nèi)容是什么，通過(guò)下面的學(xué)習(xí)我們會(huì)知道

二、軟鏈接

我們先來(lái)通過(guò)ln -s給我們的test目錄上個(gè)軟鏈接

我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)軟鏈接是有自己的inode的，我們前面說(shuō)過(guò)，操作系統(tǒng)只認(rèn)inode而不是文件名，所以它也是一個(gè)獨(dú)立的文件，其實(shí)它的數(shù)據(jù)塊里保存的是指向的文件的路徑，軟鏈接就相當(dāng)于我們電腦上的快捷方式，我們對(duì)軟鏈接進(jìn)行操作，發(fā)現(xiàn)原文件會(huì)發(fā)生變化

當(dāng)我們的原來(lái)的文件刪除后，如下圖

我們發(fā)現(xiàn)變紅了，失效了，說(shuō)明軟鏈接對(duì)原文件是有依賴性的，源文件被刪除軟鏈接就會(huì)失效

三、硬鏈接

通過(guò)命令ln建立硬鏈接

我們可以看到，硬連接的inode與原文件的inode是相同的，我們?cè)谇懊嫣岬竭^(guò)，這里第三列的2是硬鏈接數(shù)，現(xiàn)在我們可以很清楚地解釋了，硬鏈接數(shù)就是多個(gè)文件同時(shí)使用一個(gè)inode的數(shù)字，有多少文件硬鏈接數(shù)就是多少

我們修改file文件，對(duì)應(yīng)的硬連接也會(huì)發(fā)生修改，因?yàn)樗鼈兙褪且粋€(gè)文件

當(dāng)我們將file文件刪除，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，硬鏈接數(shù)變成了1，并且我們就算打開(kāi)硬鏈接其中的數(shù)據(jù)也不會(huì)消失，這更加證明了操作系統(tǒng)只認(rèn)inode不認(rèn)文件名，因?yàn)閕node結(jié)構(gòu)體中，有一個(gè)引用計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，它就是硬鏈接數(shù)，同一inode下，只要引用計(jì)數(shù)數(shù)大于0，那么這個(gè)文件的所有硬鏈接以及這個(gè)文件都共用這個(gè)inode，共用一塊空間

但是我們的操作系統(tǒng)是不允許我們自己對(duì)目錄建立硬鏈接，原因有四：

• 1.避免文件系統(tǒng)循環(huán)引用：如果允許對(duì)目錄創(chuàng)建硬鏈接，可能會(huì)形成目錄的循環(huán)引用，例如，目錄 A 通過(guò)硬鏈接指向目錄 B，而目錄 B 又通過(guò)硬鏈接指向目錄 A，這樣就會(huì)形成一個(gè)無(wú)限循環(huán)，當(dāng)文件系統(tǒng)進(jìn)行某些操作，如遞歸遍歷目錄樹(shù)時(shí)，就會(huì)陷入死循環(huán)，導(dǎo)致系統(tǒng)資源被無(wú)限消耗，最終可能使系統(tǒng)崩潰
• 2.保證文件系統(tǒng)的一致性：目錄在文件系統(tǒng)中起著組織和管理文件的重要作用，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對(duì)于文件系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要，硬鏈接的特性使得多個(gè)文件名可以指向同一個(gè) inode，如果對(duì)目錄創(chuàng)建硬鏈接，可能會(huì)破壞目錄結(jié)構(gòu)的清晰性和一致性，例如，一個(gè)文件可能會(huì)出現(xiàn)在多個(gè)不同的目錄層次中，這會(huì)讓用戶和系統(tǒng)難以確定文件的真實(shí)位置和歸屬，增加文件管理的復(fù)雜性
• 3.簡(jiǎn)化文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和管理：文件系統(tǒng)通過(guò) inode 和鏈接計(jì)數(shù)來(lái)管理文件和目錄，對(duì)于文件的硬鏈接，鏈接計(jì)數(shù)可以準(zhǔn)確地反映有多少個(gè)文件名指向同一個(gè) inode，但對(duì)于目錄來(lái)說(shuō)，如果允許創(chuàng)建硬鏈接，鏈接計(jì)數(shù)的管理會(huì)變得非常復(fù)雜。因?yàn)槟夸浀慕Y(jié)構(gòu)和內(nèi)容不僅與自身的 inode 相關(guān)，還與父目錄和子目錄的關(guān)系有關(guān)，增加目錄的硬鏈接會(huì)破壞這種簡(jiǎn)單的管理機(jī)制，使得文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和維護(hù)變得更加困難
• 4.安全性：目錄的權(quán)限和訪問(wèn)控制是基于其層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理的，如果允許對(duì)目錄創(chuàng)建硬鏈接，會(huì)使權(quán)限和訪問(wèn)控制的管理變得復(fù)雜，例如，一個(gè)用戶可能通過(guò)硬鏈接繞過(guò)原本的權(quán)限設(shè)置訪問(wèn)到其他目錄下的文件，從而破壞了文件系統(tǒng)的安全性

四、目錄中的.和. .

1、.

還記得我們的.的作用是什么嗎，就是定位當(dāng)前目錄，有了它我們才可以進(jìn)行./相對(duì)路徑的定位，通過(guò)圖片我們可以發(fā)現(xiàn)，test的inode和test中.的inode是一樣的，這是一個(gè)硬鏈接，一個(gè)當(dāng)前目錄的硬鏈接，操作系統(tǒng)雖然不讓用戶創(chuàng)建硬鏈接，但是為了方便我們使用相對(duì)路徑進(jìn)行定位，它給我們默認(rèn)創(chuàng)建這個(gè)硬鏈接，并且，這是一個(gè)隱藏文件，在搜索的時(shí)候默認(rèn)是不會(huì)理會(huì)的

2、. .

我們來(lái)看一下…的inode，與2_9的.的inode相同，所以…這個(gè)就是上級(jí)文件2_9的硬鏈接，所以這樣的一切就解釋通了，當(dāng)我們?cè)趖est目錄下執(zhí)行cd ..指令的時(shí)候，其實(shí)就是執(zhí)行了cd 2_9

五、靜態(tài)庫(kù)

1、生成靜態(tài)庫(kù)

由兩個(gè).o文件打包生成一個(gè)靜態(tài)庫(kù)，其中一個(gè)是打印功能，一個(gè)是加減乘除法的功能

首先定義一個(gè)lib變量mylib.a，表示要生成的靜態(tài)庫(kù)文件名lib=mylib.a，然后寫出生成靜態(tài)庫(kù)生成所需要依賴的目標(biāo)文件$(lib):cal.o print.o寫出它們的依賴方法ar -rc $@ $^，這個(gè)命令用于將所有的依賴文件$^打包成靜態(tài)庫(kù)$@，然后通過(guò)c文件生成目標(biāo)文件對(duì)應(yīng)的依賴文件，最后的output是一個(gè)發(fā)布規(guī)則， 目標(biāo)的作用是把編譯好的靜態(tài)庫(kù)文件和對(duì)應(yīng)的頭文件整理到特定的目錄結(jié)構(gòu)中，這在庫(kù)的發(fā)布、分發(fā)以及管理方面有著重要意義

這里的靜態(tài)庫(kù).a文件實(shí)際上就是多個(gè).o文件打包而已

然后make一下生成靜態(tài)庫(kù)，make output將庫(kù)發(fā)布，然后我們把生成的靜態(tài)庫(kù)lib復(fù)制到test文件夾中，進(jìn)行測(cè)試，寫一個(gè)測(cè)試文件

2、靜態(tài)庫(kù)的使用

我們發(fā)現(xiàn)它報(bào)錯(cuò)了，沒(méi)有找到cal.h頭文件，我們以前就知道，C語(yǔ)言包含頭文件有兩種形式，一種是<>,另一種就是" “，<>表示到系統(tǒng)指定的目錄下尋找頭文件，” "指的是在同級(jí)目錄下尋找頭文件，但是我們的頭文件不在我們的同級(jí)目錄下，而是在我們的同級(jí)目錄lib的下級(jí)目錄下，就需要以其他方式來(lái)尋找頭文件，一種方法是，把代碼中的路徑補(bǔ)全，另一種方法是，將頭文件拷貝到系統(tǒng)指定目錄中，一般為/usr/local/include/或/usr/local/lib，還有一種方法是，gcc編譯的時(shí)候加上-I選項(xiàng)，指定編譯器搜索頭文件的路徑

這樣我們就把頭文件問(wèn)題解決了，但是我們還是沒(méi)辦法進(jìn)行編譯，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法進(jìn)行鏈接，這是由于gcc的默認(rèn)搜索路徑為動(dòng)態(tài)庫(kù)lib64/libc.so和靜態(tài)庫(kù)lib64/libc.a，所以我們要進(jìn)行指定搜索路徑

這里的gcc main.c -I ./lib/include -L ./lib/mylib/ -lmylib生成可執(zhí)行程序有三個(gè)選項(xiàng)

• -I是指定頭文件搜索路徑
• -L是指定庫(kù)文件搜索路徑路徑，如果
• -l是指定庫(kù)路徑下要鏈接的庫(kù)名

另一種方式就是安裝庫(kù)，把頭文件.h復(fù)制到指定目錄usr/include和庫(kù)文件.a復(fù)制到指定目錄lib64中，還有一種方式就是建立軟鏈接，不過(guò)軟鏈接類似于上面路徑補(bǔ)全的方式#include <mysoftlink/cal.h>大概這個(gè)樣子，因?yàn)槲覀冘涙溄拥膬?nèi)容就是指向位置的路徑

我們把靜態(tài)庫(kù)刪掉看看，程序是不是還能跑

六、動(dòng)態(tài)庫(kù)

1、動(dòng)態(tài)庫(kù)生成

我們拿同樣的程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)庫(kù)的生成

這里在生成.o文件是要使用gcc的-fPIC選項(xiàng)，這個(gè)選項(xiàng)的作用是產(chǎn)生與位置無(wú)關(guān)碼，主要是為了讓生成的代碼不依賴于特定的內(nèi)存地址，從而使動(dòng)態(tài)庫(kù)可以被加載到任意的內(nèi)存地址并正確運(yùn)行

生成.so文件時(shí)的-shared選項(xiàng)就是要生成動(dòng)態(tài)庫(kù)文件，因?yàn)閯?dòng)態(tài)庫(kù)也叫共享庫(kù)

2、動(dòng)態(tài)庫(kù)使用

我們把動(dòng)態(tài)庫(kù)放到test文件夾中，創(chuàng)建一個(gè)main.c測(cè)試文件，在make的時(shí)候又遇到了找不到頭文件的錯(cuò)誤

我們按照使用靜態(tài)庫(kù)的方法使用動(dòng)態(tài)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)雖然生成了可執(zhí)行文件，但是連接不到動(dòng)態(tài)庫(kù)

我們使用ldd a.out指令查看可執(zhí)行文件a.out連接的庫(kù)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)庫(kù)這里是not found的

使用file a.out可以看到dynamically linked(uses shared libs)a.out連接的就是動(dòng)態(tài)庫(kù)

所以我們也有方法去解決這些問(wèn)題

1、拷貝到系統(tǒng)默認(rèn)的庫(kù)路徑usr/lib64 或lib64（最常用，因?yàn)槲覀兪褂玫膸?kù)多數(shù)都是成熟庫(kù)）

2、在系統(tǒng)默認(rèn)的庫(kù)路徑usr/lib64或lib64下建立軟鏈接

3、將自己的庫(kù)所在的路徑，添加到系統(tǒng)的環(huán)境變量LD_LIBRARY_PATH中

4、在etc/ld.so.conf.d 建立自己的動(dòng)態(tài)庫(kù)路徑的配置文件，然后使用命令ldconfig更新一下配置即可

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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