本文用通俗易懂的語言介紹Linux平臺上共享對象庫（SO）的基本概念及主要優(yōu)點，通過剖析在Delphi for Linux中應用SO與在Delphi for Windows中應用DLL的異同，以編程實例講述了Linux平臺的SO庫文件的組成、SO庫文件的函數(shù)重載、特殊編譯指令、采用Delphi for Linux創(chuàng)建SO的編程規(guī)則、使用前的Linux系統(tǒng)設(shè)置,以及在Delphi for Linux中用隱式或顯式鏈接方法裝入和使用SO函數(shù)的基本方法、經(jīng)驗及技巧，并對應用SO可能出現(xiàn)的問題進行了探討和分析。

共享對象庫基本概念

Delphi for Linux是Borland公司推出的基于Linux平臺的、面向?qū)ο蟮目梢暬�開發(fā)工具，是目前Linux平臺上很好的應用開發(fā)工具。Delphi for Linux也稱Kylix。大家用Kylix開發(fā)Linux應用程序時，可能使用過Linux操作系統(tǒng)本身帶的大量SO文件。SO是一種特殊的運行文件，包含若干方法、對象和資源，它不能直接運行，但可以被Kylix應用程序或其它可執(zhí)行文件動態(tài)調(diào)用。SO文件擴展名為.so，編譯前源文件擴展名為.dpr。本文所舉例子均在Red Hat Linux 7.3及Kylix 3.0環(huán)境下調(diào)試編譯通過，并可正常運行。

圖1是Kylix主程序與SO庫的層次關(guān)系圖。從中可看出使用SO庫有以下幾個優(yōu)點。




圖1 Kylix主程序與SO庫的層次關(guān)系圖


◆ 多個Kylix程序或它的多個單元文件可通過接口共用一個SO庫文件。另一方面，某一個Kylix程序，可通過多個接口使用多個SO庫文件。這樣，SO變成一種可共用的資源，實現(xiàn)真正的“資源共享”，大大縮小了Kylix應用程序的執(zhí)行代碼，增強了軟件的可重用性。

◆ 將SO文件作為Kylix應用程序的公共調(diào)用模塊設(shè)計時，由于其獨立于應用程序，軟件升級時只需修改SO庫文件及編譯SO，無需更改及重編譯Kylix應用主程序。

◆ 不僅可使用Kylix編寫SO庫，還可使用C或C++等常用語言來編寫，只要遵循特定的接口規(guī)范。

共享對象庫的創(chuàng)建

1.SO庫文件的構(gòu)成

SO庫文件和Kylix標準單元文件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同，也有聲明、實現(xiàn)及初始化部分。區(qū)別之一在于SO庫只是其它程序可以調(diào)用的方法(包括函數(shù)及過程)集合。區(qū)別之二庫程序以library關(guān)鍵字而非project開頭啟動其項目文件；庫程序包含有exports語句，其列出要向外部提供的導出函數(shù)及過程。下面是SO庫文件代碼的簡單例子，用以說明其構(gòu)成。

library MyFirstSO；
uses
  SysUtils, classes ； { Delphi for Windows 中引用類庫為Windows }
function Add (A：Char；B：Char)：Integer；cdecl；overload；
begin
  Result := Ord (A) + Ord (B) ；
end；
function Add (A：Integer；B：Integer)：Integer；cdecl；overload；
begin
  Result := A + B ；
end；
function Double (N：Integer)：Integer；cdecl
begin
  Result := N * 2；
end;
exports
  Add (A：Integer；B：Integer)，
  Add (A：Char；B：Char) name 'AddChar'，
  Double；



2.SO庫文件中的函數(shù)重載

SO庫也可以使用重載函數(shù)（即多個函數(shù)使用相同名稱、不同參數(shù)），使用時需在重載的函數(shù)聲明后標上overload指令。Kylix可以用原名稱導出一個重載函數(shù)，在exports從句中表示其參數(shù)表。若要導出多個重載函數(shù)，則要在exports從句中用name字句指定不同名稱，以區(qū)別重載。這可從上面的例子MyFirstSO中看出，Add是重載函數(shù)，為調(diào)用時區(qū)分，一個用原函數(shù)聲明Add導出，另一個用AddChar導出。

3.SO庫的特殊編譯指令

編譯后生成的SO庫運行文件使用lib前綴和.so擴展名。考慮到實際命名規(guī)則與版本和支持符號鏈，Kylix在Object Pascal語言中引入了幾個特殊編譯指令，這些在Delphi中沒有什么意義。庫源文件MyFirstSO.dpr編譯后產(chǎn)生的執(zhí)行文件為libMyFirstSO.so。

◆ $SOPREFIX 改變名稱前綴，默認為lib（正常庫）或bpl（Kylix包）。用前綴區(qū)別兩種庫是因為Linux的庫用單一擴展（.so）。

◆ $SOSUFFIX 在庫名與擴展名之間增加文本，指定版本或其它信息。

◆ $SOVERSION 在擴展名之后增加版本號。

◆ $SONAME 表示相關(guān)符號鏈名，由編譯器自動生成。

例如，下列代碼生成庫libsimple.so.2.0.1和符號鏈libsimple.so.2。

library simple ；
uses
    SysUtils，Classes；
    //函數(shù)定義省略
    {$SOVERSION  '2.0.1'}
    {$SONAME  'libsimple.so.2'}



共享對象庫的使用

Kylix應用程序使用SO庫時，可以采用兩種方式：一種是隱式鏈接（Implicit linking），也稱靜態(tài)裝入；另一種是顯式鏈接（Explicit Linking），也稱動態(tài)裝入。下面分別介紹這兩種鏈接方式的使用方法、技巧及將窗體對象放入SO庫的技術(shù)。

1.使用前的系統(tǒng)設(shè)置

自定義SO庫建好后，Kylix應用程序調(diào)用時會報錯，這是因為Kylix找不到新建庫，必須對系統(tǒng)進行相關(guān)設(shè)置。這與在Delphi for Windows中使用DLL庫不同，DLL庫建好后只需將編譯后的DLL文件放到Delphi主程序目錄下即可使用。操作步驟如下：

◆ 將編譯好的SO庫文件放到Linux系統(tǒng)庫目錄/lib或/usr/lib下，或者在Linux系統(tǒng)庫路徑shell變量LD_LIBRARY_PATH中加入自定義SO庫文件所在路徑。

◆ 在根用戶（root）下，用ldconfig命令刷新庫緩沖區(qū)。

◆ 對Kylix執(zhí)行文件使用ldd命令，查看該程序所關(guān)聯(lián)的SO庫。

2.隱式鏈接

隱式鏈接是指在應用程序開始執(zhí)行時就將SO庫文件加載到應用程序中。實現(xiàn)隱式鏈接并不難，只需在應用程序中加入庫函數(shù)的聲明語句及庫的external定義從句，則庫函數(shù)可以和一般局部函數(shù)一樣使用。比如，要使用libMyFirstSO.so中的Add函數(shù)，則只要在應用程序中增加下面語句：

function Add (A：Integer；B：Integer)：Integer；cdecl ；

external 'libMyFirstSO.so'；

3.顯式鏈接

顯式鏈接是應用程序在執(zhí)行過程中可根據(jù)實際需要隨時加載SO庫文件，也可以隨時卸載SO庫文件，還可在運行時進行SO庫的切換。而這些是隱式鏈接無法做到的。與隱式鏈接相比，顯式鏈接具有更大的靈活性。

在Kylix中，要動態(tài)裝入庫和調(diào)用導出函數(shù)可以用Delphi仿真代碼或自然Linux方法。下面分別介紹這兩種方法。

(1)用Delphi仿真代碼動態(tài)裝入

在Windows中動態(tài)裝入DLL是用Windows API函數(shù)—LoadLibrary或Delphi提供的SafeLoadLibrary函數(shù)完成的。找到庫后，程序調(diào)用Windows API函數(shù)—GetProcAddress搜索DLL導出函數(shù)。若找到匹配，則返回所請求函數(shù)指針，并將這個函數(shù)指針轉(zhuǎn)換成適當類型和調(diào)用。使用完后調(diào)用FreeLibrary，從內(nèi)存中釋放庫。

Kylix中使用Pascal RTL仿真函數(shù)實現(xiàn)SO庫動態(tài)裝入。下面的例子只列出Kylix應用程序中與動態(tài)鏈接相關(guān)部分，而非完整Kylix單元文件代碼。

unit DynaForm;
interface
uses
SysUtils，Classes，Qcontrols，Qforms；
type
  TForm1 = class(TForm)
    Button1: TButton;
    procedure Button1Click(Sender: TObject);
end;
var  Form1：TForm1；
implementation
{$R *.XFM}
type  TComputeInteger = function (x：Integer；y：Integer)：Integer；cdecl；
//調(diào)用庫函數(shù)接口類型定義
procedure TForm1.Button1Click(Sender：TObject)；
var Handle ：Thandle ；
   Compute ：TcomputeInteger；
begin
  Handle:＝LoadLibrary('libMyFirstSO.so')；//動態(tài)裝入庫
  if Handle<>0 then //找到庫
  begin
    Compute:＝TcomputeInteger(GetProcAddress(Handle，'Add')；
//搜索庫函數(shù)Add，并返回函數(shù)指針
    if Assigned(Compute) then
       ShowMessage(IntToStr(Compute(10,20))；//使用庫函數(shù)
    FreeLibrary(Handle)；//釋放庫
  end
  else
    ShowMessage('Library not found')；
end；



(2)用Linux自然代碼動態(tài)裝入

也可以使用Libc系統(tǒng)單元中的低級Linux函數(shù)，這樣可使用更多參數(shù)、更好地控制系統(tǒng)。使用的Linux函數(shù)分別為dlopen(打開并裝入庫函數(shù))、dlsym(搜索庫函數(shù))、dlclose(釋放庫)。因此，上例中調(diào)用庫的代碼變?yōu)椋?

procedure TForm1.Button1Click(Sender：TObject)；
var Handle ：Pointer ；
   Compute ：TcomputeInteger；
begin
  Handle:＝dlopen('libMyFirstSO.so')；//動態(tài)裝入庫
  if Handle<>nil then //找到庫
  begin
    Compute:＝TcomputeInteger(dlsym(Handle，'Add')；
//搜索庫函數(shù)Add，并返回函數(shù)指針
    if Assigned(Compute) then
       ShowMessage(IntToStr(Compute(10,20))；//使用庫函數(shù)
    dlclose(Handle)；//釋放庫
  end
  else
    ShowMessage('Library not found')；
end；



(3)SO庫中窗體對象的使用

除了包含函數(shù)和過程的庫之外，還可以將Kylix建立的窗體放在共享對象中，這可以是對話框或其它窗體。

生成新的庫對象之后，只要在庫源文件的聲明部分增加對窗體單元文件的引用，然后在窗體單元文件中編寫生成和使用窗體的導出函數(shù)。下面的例子實現(xiàn)Kylix主程序通過調(diào)用SO庫窗體處理函數(shù)，來激活模態(tài)對話框以選擇顏色，并更新應用主窗體顏色。步驟如下：

◆ 創(chuàng)建具有特定功能的窗體單元文件ScrollF，窗體對象為FormScroll。下面代碼僅用于說明，并非完整的程序。

unit ScrollF;
interface
uses
  SysUtils, Classes, QControls, QForms;
type
  TFormScroll = class(TForm)   //對象及方法定義省略
end;
var FormScroll：TformScroll；



◆ 在窗體單元文件ScrollF的實現(xiàn)部分編寫使用窗體FormScroll的導出函數(shù)GetColor。其功能是激活對話框?qū)ο驠ormScroll以選擇顏色，并將顏色值返回。代碼如下：

function GetColor (Col: LongInt)：LongInt；cdecl；
var
  FormScroll：TformScroll；
begin
    Result := Col;  //函數(shù)返回缺省值
  try
    FormScroll := TFormScroll.Create (Application);
    try
      FormScroll.SelectedColor := Col; //初始化顏色
      if FormScroll.ShowModal = mrOK then  //顯示對話框
        Result := FormScroll.SelectedColor;  //返回顏色值
    finally
      FormScroll.Free;
    end;
  except
    on E: Exception do
      MessageDlg ('Error in FormDLL: ' +E.Message, mtError, [mbOK], 0);
  end;
end;



◆ 在窗體文件ScrollF的定義部分增加導出函數(shù)GetColor的聲明。代碼如下：

function GetColor (Col：LongInt)：LongInt；cdecl；



◆ 在庫源文件FormSO.dpr的定義部分增加對窗體單元ScrollF的引用。代碼如下：

library FormSO；
uses
  ScrollF in 'ScrollF.pas' {FormScroll}；
exports
  GetColor；
end.



◆ 編譯庫文件FormSO.dpr，生成SO庫執(zhí)行文件libFormSO.so。

現(xiàn)在，就可以在Kylix應用程序中以隱式或動態(tài)方法來調(diào)用庫libFormSO.so中的窗體類函數(shù)GetColor。

應注意的問題

盡管SO庫為開發(fā)者帶來諸多好處，但由于其與一般Kylix程序的差異，如果把它當作后者一樣使用可能會帶來一些問題。下面列出使用中可能出現(xiàn)的幾個問題：

(1)在SO庫中大量引用CLX圖形類庫，將對SO庫帶來不良影響。

(2)如果編譯庫和主執(zhí)行文件而不運行庫，則會得到CLX代碼和數(shù)據(jù)的兩個拷貝。例如，可能得到兩個不同的全局Application對象，庫中的Application對象不能正確初始化。

(3)如果庫中需要大量調(diào)用CLX圖形類或CLX控件類對象，建議最好使用軟件包（Package）——一種特殊的共享庫；而若庫以非圖形類處理為主，如數(shù)值計算，則用SO庫更為方便。

掌握并能熟練地使用共享對象庫技術(shù)，將有助于開發(fā)出功能更強、重用性更好、擴展更為靈活的應用程序。本文以實例方式，通過SO與DLL的比較介紹了共享對象庫（SO）的功能及使用方法。希望通過本文，讀者能使用自己創(chuàng)建的SO庫來開發(fā)基于Linux的應用程序。