摘要：
Linux系統區分32/64位，相應地，應用程式、共享庫和核心模組也區分32/64位。
本文以Ubuntu系統為例，介紹如何編譯和使用32/64位的應用程式、共享庫和核心模組。

1. 應用程式

要點：
1. 使用gcc編譯器的-m32和-m64選項指定編譯成32位或64位應用程式，編譯時需要使用32/64位庫，因此編譯前需要安裝對應的庫。
2. 在64位系統上，可以執行64位和32位應用程式。在32位系統上，只能執行32位應用程式，不能執行64位應用程式。

1.1 64位系統上編譯應用程式

在64位系統上，gcc預設編譯成64位程式，但可以編譯32位程式，需要安裝32位庫。

安裝32位庫 ：sudo apt-get install lib32readline-gplv2-dev
編譯32位程式：gcc -m32 t1.c

1.2 32位系統上編譯應用程式

在32位系統上，gcc預設編譯32位程式，但可以編譯64位程式，需要安裝64位庫。

安裝64位庫：sudo apt-get install lib64readline-gplv2-dev
編譯64位程式：gcc -m64 t1.c

2. 共享庫（so）

要點：
1. 可以使用gcc的-m32和-m64選擇編譯32位或64位共享庫（so）。
2. 64位應用程式只能呼叫64位共享庫，32位應用程式只能呼叫32位共享庫。

2.1 編寫共享庫

// test.h  共享庫介面檔案
#ifndef _TEST_H_  
#define _TEST_H_ 
void test( int x );
#endif

// test.c  共享庫實現檔案
#include <stdio.h>  
void test( int x ) 
{
    printf( "hello, I'm libtest.so %d\n", x );
    return;
}

2.2 編譯共享庫

gcc test.c -fPIC -shared -o libtest.so [ -m32 | -m64 ]

2.3 使用共享庫

2.3.1 編譯應用程式時使用共享庫

// t1.c  應用程式
#include "test.h"  
int main( ) 
{
    test( 99 );
    return 0;
}

編譯程式：
gcc t1.c -L . -l test -o t1 [ -m32 | -m64 ]

檢視應用程式依賴的共享庫： ldd t1
檢視目標檔案中定義的符號： nm t1

執行程式：

1. 建立共享庫檔案的軟連結：進入/usr/lib目錄，建立到共享庫的軟連結。
   例如共享庫是/home/test/libtest.so，則命令是 ln -s /home/test/libtest.so libtest.so
2. 執行應用程式： ./t1

2.3.2 動態載入方式使用共享庫

// t2.c  應用程式
int main( )
{  
    void  *handle = NULL; 
    void (*test)( int x ); 

    handle = dlopen( "./libtest.so", RTLD_LAZY ); 
    if ( handle == NULL )
    {
        printf( "dll loading error.\n" );
        return 0;
    }

    test =  ( void(*)( int ) )dlsym( handle, "test" );
    if ( test == NULL )
    {
        printf( "%s: dlsym: '%s'\n", "test", dlerror() );
        return 0;
    }

    test( 99 );  

    return 0;
}

編譯程式：
gcc -ldl test1.c –o test [ -m32 | -m64 ]

程式說明：
使用C++時，so的標頭檔案中宣告前要加 extern “C”，才能正確獲取函式地址。否則，在dlsym可能產生錯誤：找不到函式（undefined symbol）。 test.h 中宣告如： extern “C” void test( int x );

2.4 混合使用32/64位應用程式和共享庫

問題： 32/64位應用程式是否可以呼叫64/32位共享庫？

回答： 64位應用程式只能呼叫64位共享庫，32位應用程式只能呼叫32位共享庫。

解決方法：

1. 方法一：編譯使應用程式和共享庫的位數相同
2. 方法二：做一個與共享庫位數相同的中間程式，用於呼叫共享庫；應用程式與中間程式通訊，間接呼叫共享庫。參考我的另一篇文章：《Linux：使用rpcgen實現64位程式呼叫32位庫函式》

3 核心模組（ko）

要點:
1. 編譯核心模組時，根據使用的核心標頭檔案，決定生成的是32位或64位核心模組ko。
2. 核心模組ko的執行不僅要求對應的Linux核心位數正確，而且要求Linux核心版本與編譯核心模組時使用的核心標頭檔案版本一致。

3.1 什麼是核心模組？

核心模組的全稱是 Loadable Kernel Module（LKM， 動態可載入核心模組），它是Linux核心向外部提供的一個插口。

核心模組是具有獨立功能的程式，通常由一組函式和資料結構組成，用來實現一種檔案系統、一個驅動程式，或其它核心上層的功能。

核心模組可以被單獨編譯，執行時被連結到核心，作為核心的一部分在核心空間執行，這與執行在使用者空間的程序不同。下表比較了應用程式與核心模組的差別。

從表中可以看出，核心模組不能呼叫 libc 庫函式，它執行在核心空間，只有超級使用者可以對其執行。
另外，核心模組程式必須通過 module_init() 和 module_exit() 函式來告訴核心“我來了”和“我走了”。

3.2 編寫一個簡單的核心模組

核心模組和核心都在核心空間執行，核心模組程式設計在一定意義上說就是核心程式設計。
因為核心版本的每次變化，其中的某些函式名也會相應地發生變化，因此核心模組程式設計與核心版本密切相關。

1. 核心模組程式碼

// hello.c  核心模組程式碼
#include "linux/init.h"       // 包含巨集_init和_exit
#include "linux/kernel.h"     // 包含常用的核心函式
#include "linux/module.h"     // 所有模組都要用到

static int __init hello_init( void )
{  
    printk( KERN_ALERT "Hello world!\n" );  
    return 0;  
}  

static void __exit hello_exit( void )
{ 
    printk(KERN_ALERT "Goodbye!\n");  
}  

module_init( hello_init );  
module_exit( hello_exit );  

MODULE_LICENSE( "GPL" );  
MODULE_AUTHOR( "ddk" );  
MODULE_DESCRIPTION( "hello" );  

2. Makefile

# Makefile
obj-m:=hello.o  
KERNELBUILD:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build 
default:
    make -C $(KERNELBUILD) M=$(shell pwd) modules
clean:
    rm -rf *.o *.ko *.mod.c .*.cmd *.markers *.order *.symvers .tmp_versions

關於KERNELBUILD的說明：
（1）如果為Linux發行版（例如Ubuntu、CentOS等）編譯核心模組，則可以直接從發行版目錄 /usr/src 中獲取這個目錄，一般是 /usr/src/linux-headers-* 。這個目錄區分32位和64位。
（2）如果為Linux標準核心（從 https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/ 獲取）編譯核心模組，則需要先編譯Linux標準核心，然後使用 /usr/src 中的編譯後對應目錄。Linux標準核心原始碼不區分32位和64位，但編譯時區分編譯為32位或64位。編譯和安裝Linux標準核心，請參考：http://blog.csdn.net/ddk3001/article/details/50276347
（3）編譯出的核心模組ko是32位或64位由下面決定：1、使用的核心原始碼目錄是32位或64位；2、編譯時make命令中指定 ARCH=i386 或 ARCH=x86_64 。
（4）cat hello.ko可以檢視核心模組要在哪個Linux核心版本中執行。

3. 編譯和使用核心模組

3.3 modutils軟體包

modutils是管理核心模組的一個軟體包，安裝後在/sbin目錄下就會有insomod、rmmod、lsmod等實用程式。通常在載入Linux核心時，modutils已經被載入。