20155337 2017-2018-1 《信息安全系统设计基础》第一周学习总结

教材学习内容总结

1.1信息就是位+上下文

• hello.c程序是以字节序列的方式储存在文件中的。每个字节都有一个整数值，对应于某些字符。例如，第一个字节的整数值是35，它对应的字符就是字符“#”。第二个字节的整数值为105，它对应的字符是“i”，以此类推。注意，每个文本行都是以一个看不见的换行符'\n'来结束的，它所对应的整数值为十。像hello.c这样的只由ASCII字符构成的文件称为文本文件，所有其他文件都称为二进制文件。
• 源程序实际上就是由0，1组成的位序列。信息（磁盘文件、存储器中程序、用户数据）根据上下文有不同解释方式。

1.2程序被其他程序翻译成不同的格式

• 程序被其他程序翻译成不同形式，开始为ASCⅡ文本，然后被编译器和链接器翻译成二进制可执行文件。GCC编译的四个步骤：预处理(gcc -E)、编译(gcc -S)、汇编(gcc -c)、链接, gcc - 选项可以简记为“ESc”,相应的产出文件的后缀可以简记为“iso”
• 系统硬件由总线、I/O设备、主存、处理器，其中CPU可执行加载、存储、操作、跳转
• 系统中的存储设备层次结构划分——CPU寄存器在顶部、多层高速缓存存储器、DRAM主存和磁盘存储器。层次结构中较高层次存储设备可作为较低层次设备的高速缓存。
• 文件是对I/O的抽象、虚拟存储器是对程序存储器的抽象、进程是对正在运行的程序的抽象、虚拟机是计算机的抽象。

7 静态库与动态链接共享库

函数库分为静态库和动态库两种。下文摘自《Linux静态库和动态库区别》 作者：zjjyliuweijie

静态库在程序编译时会被连接到目标代码中，程序运行时将不再需要该静态库。

动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入，因此在程序运行时还需要动态库存在。

本文主要通过举例来说明在Linux中如何创建静态库和动态库，以及使用它们。

在创建函数库前，我们先来准备举例用的源程序，并将函数库的源程序编译成.o文件。

　　第1步：编辑得到举例的程序--hello.h、hello.c和main.c;

　　hello.h(见程序1)为该函数库的头文件。

　　hello.c(见程序2)是函数库的源程序，其中包含公用函数hello，该函数将在屏幕上输出"Hello XXX!"。

　　main.c(见程序3)为测试库文件的主程序，在主程序中调用了公用函数hello。

　　程序1: hello.h

　　#ifndef HELLO_H

　　#define HELLO_H

　　void hello(const char *name);

　　#endif //HELLO_H

　　程序2: hello.c

　　#include

　　void hello(const char *name)

　　{

　　printf("Hello %s!/n", name);

　　}

　　程序3: main.c

　　#include "hello.h"

　　int main()

　　{

　　hello("everyone");

　　return 0;

　　}

　　第2步：将hello.c编译成.o文件;

　　无论静态库，还是动态库，都是由.o文件创建的。因此，我们必须将源程序hello.c通过gcc先编译成.o文件。

　　在系统提示符下键入以下命令得到hello.o文件。

　　# gcc -c hello.c

　　#

　　(注1：本文不介绍各命令使用和其参数功能，若希望详细了解它们，请参考其他文档。)

　　(注2：首字符"#"是系统提示符，不需要键入，下文相同。)

　　我们运行ls命令看看是否生存了hello.o文件。

　　# ls

　　hello.c hello.h hello.o main.c

　　#

　　(注3：首字符不是"#"为系统运行结果，下文相同。)

　　在ls命令结果中，我们看到了hello.o文件，本步操作完成。

　　下面我们先来看看如何创建静态库，以及使用它。

　　第3步：由.o文件创建静态库;

　　静态库文件名的命名规范是以lib为前缀，紧接着跟静态库名，扩展名为.a。例如：我们将创建的静态库名为myhello，则静态库文件名就是libmyhello.a。在创建和使用静态库时，需要注意这点。创建静态库用ar命令。

　　在系统提示符下键入以下命令将创建静态库文件libmyhello.a。

　　# ar cr libmyhello.a hello.o

　　#

　　我们同样运行ls命令查看结果：

　　# ls

　　hello.c hello.h hello.o libmyhello.a main.c

　　#

　　ls命令结果中有libmyhello.a。

　　第4步：在程序中使用静态库;

　　静态库制作完了，如何使用它内部的函数呢？只需要在使用到这些公用函数的源程序中包含这些公用函数的原型声明，然后在用gcc命令生成目标文件时指明静态库名，gcc将会从静态库中将公用函数连接到目标文件中。注意，gcc会在静态库名前加上前缀lib，然后追加扩展名.a得到的静态库文件名来查找静态库文件。

　　在程序3:main.c中，我们包含了静态库的头文件hello.h，然后在主程序main中直接调用公用函数hello。下面先生成目标程序hello，然后运行hello程序看看结果如何。

　　# gcc -o hello main.c -L. -lmyhello

　　# ./hello

　　Hello everyone!

　　#

　　我们删除静态库文件试试公用函数hello是否真的连接到目标文件 hello中了。

　　# rm libmyhello.a

　　rm: remove regular file `libmyhello.a'? y

　　# ./hello

　　Hello everyone!

　　#

　　程序照常运行，静态库中的公用函数已经连接到目标文件中了。

　　我们继续看看如何在Linux中创建动态库。我们还是从.o文件开始。

　　第5步：由.o文件创建动态库文件;

　　动态库文件名命名规范和静态库文件名命名规范类似，也是在动态库名增加前缀lib，但其文件扩展名为.so。例如：我们将创建的动态库名为myhello，则动态库文件名就是libmyhello.so。用gcc来创建动态库。

　　在系统提示符下键入以下命令得到动态库文件libmyhello.so。

　　# gcc -shared -fPCI -o libmyhello.so hello.o

　　#

　　我们照样使用ls命令看看动态库文件是否生成。

　　# ls

　　hello.c hello.h hello.o libmyhello.so main.c

　　#

　　第6步：在程序中使用动态库;

　　在程序中使用动态库和使用静态库完全一样，也是在使用到这些公用函数的源程序中包含这些公用函数的原型声明，然后在用gcc命令生成目标文件时指明动态库名进行编译。我们先运行gcc命令生成目标文件，再运行它看看结果。

　　# gcc -o hello main.c -L. -lmyhello

　　# ./hello

　　./hello: error while loading shared libraries: libmyhello.so: cannot open shared object file: No such file or directory

　　#

　　哦!出错了。快看看错误提示，原来是找不到动态库文件libmyhello.so。程序在运行时，会在/usr/lib和/lib等目录中查找需要的动态库文件。若找到，则载入动态库，否则将提示类似上述错误而终止程序运行。我们将文件 libmyhello.so复制到目录/usr/lib中，再试试。

　　# mv libmyhello.so /usr/lib

　　# ./hello

　　Hello everyone!

　　#

　　成功了。这也进一步说明了动态库在程序运行时是需要的。

　　我们回过头看看，发现使用静态库和使用动态库编译成目标程序使用的gcc命令完全一样，那当静态库和动态库同名时，gcc命令会使用哪个库文件呢？抱着对问题必究到底的心情，来试试看。

　　先删除 除.c和.h外的 所有文件，恢复成我们刚刚编辑完举例程序状态。

　　# rm -f hello hello.o /usr/lib/libmyhello.so

　　# ls

　　hello.c hello.h main.c

　　#

　　在来创建静态库文件libmyhello.a和动态库文件libmyhello.so。

　　# gcc -c hello.c

　　# ar cr libmyhello.a hello.o

　　# gcc -shared -fPCI -o libmyhello.so hello.o

　　# ls

　　hello.c hello.h hello.o libmyhello.a libmyhello.so main.c

　　#

　　通过上述最后一条ls命令，可以发现静态库文件libmyhello.a和动态库文件libmyhello.so都已经生成，并都在当前目录中。然后，我们运行gcc命令来使用函数库myhello生成目标文件hello，并运行程序 hello。

　　# gcc -o hello main.c -L. -lmyhello

　　# ./hello

　　./hello: error while loading shared libraries: libmyhello.so: cannot open shared object file: No such file or directory

　　#

　　从程序hello运行的结果中很容易知道，当静态库和动态库同名时， gcc命令将优先使用动态库。

教材学习中的问题和解决过程

在看教材的时候，突然想到了娄老师上课提到的c语言的高内聚，低耦合这样的专业术语，虽然自己听了反复好几遍，但自己对于这编程精髓6字还是没有很好的理解，希望这学期通过娄老师的深入理解程序设计这门课程让自己对这六个字有深刻的理解亲。

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
第一周	56/200	1/2	4/10

参考资料

《深入理解计算机系统》（第三版）