Linux静态链接库与动态链接库

一、静态库与动态库基本概念：

Windows中静态连接库为.lib文件，动态链接库为.dll文件，这两种文件在平时生活中使用Windows我们就见过很多回，而今天我们来说说Linux的动态链接库（又称为共享链接库）（.so文件）与静态链接库（.a文件）。有关于环境变量与编译的基本内容，可参照：
Linux环境变量与系统编程学习笔记
Linux环境C语言编译与头文件等知识点小结

1、静态库与共享库：

由于项目在很多时候都比较大，源文件很多，数量十分庞大，可以把代码打包成库文件，提供库文件和头文件即可，静态库与动态库，都是代码的归档文件。

使用静态库时，把静态库的代码复制到目标文件中；
使用动态库时，是将函数的地址（位置）放到目标文件中。

静态库在链接时就已经将库中代码复制到目标文件，而共享库在程序运行时才链接库文件中所需函数。

2、优缺点：

静态库：
优点:只要链接完成，目标文件独立于库文件（静态），并且由于不需要寻址，运行速度较快。
缺点：目标文件过于臃肿，并且不利于代码的修改、扩展和复用。

动态库：
优点：目标文件小，修改、扩展、复用比较方便；
缺点：目标文件必须和共享库同时存在，代码才可以运行，并且运行速度稍慢。

二、静态库的制作与使用：

1、步骤如下：

①、编译库的源程序file.c，得到file.o文件（gcc -c）；
②、创建静态库文件：ar -r libfile.a file.o（注：lib为静态库命名规范），libfile.a文件；
③、使用静态库：写好调用方的源程序test.c，只编译不链接（gcc -c）得到test.o文件，将test.o和创建好的静态库文件libfile.a连接；
④、链接的方式有三种：
->直接链接：gcc test.o libfile.a（库文件必须在当前目录下）
->配置环境变量：LIBRARY_PATH，把库文件所在路径(绝对路径相对路径都可以)放入其中（export LIBRARY_PATH=.），
然后：gcc test.o -l file
->gcc test.o -l file -L 库所在路径(推荐使用的方法)
步骤只是个大概思路，不代表全部要这样做。

2、测试：

（1）、测试代码：

/*add.h*/
#ifndef _ADD_H_
#define _ADD_H_
# include
int add(int, int);
#endif

/*add.c*/
# include
int add(int x, int y){
    return (x+y);
}

/*main.c*/
# include
int main(void){
    int sum = add(1,5);
    printf("sum = %d\n",sum);
    return 0;
}

（2）、制作静态库

（由于自定义头文件add.h用<>包含，所以要用-I 加当前路径编译）：

（3）、测试：

测试方法一与方法二：

测试方法三：

三、动态库创建与使用：

1、步骤如下：

①、库的源程序file.c编译:gcc -c file.c -o test.o
②、生成共享库：gcc -fPIC -shared file.o -o libXX.so
③、使用（链接）共享库的方式与静态库的方式相同
注意：共享库链接之后需要配置环境变量LD_LIBRARY_PATH(export LD_LIBRARY_PATH=.)才能运行成功，否则在链接时第一种方式就不能写gcc test.o libfile.a而必须写成gcc test.o ./libfile.a，但是其他两种方式必须配置环境变量。一般我们都使用第三种链接方式，所以养成库链接完毕就配置环境变量的习惯。

2、测试：

（1）制作动态链接库：

（2）链接

（注意链接之前必须配置环境变量，否则无法运行）：

（3）ldd命令解释为何最初运行a.out会失败：

此外，ldd命令可以查看共享库或者可执行文件的共享库依赖关系，库后面的十六进制是库的地址，环境变量配置的过程，就是为我们自己的共享库（静态库）分配地址的的过程。我们可以用ldd查看a.out可执行文件的共享库依赖关系来解释为什么未配置环境变量之前“export LD_LIBRARY_PATH=.”运行不通过：

没有增加当前目录到动态链接库搜索路径环境变量之前，我们可看到，libadd.so没有地址，无法找到。而配置了之后，libadd.so有了地址，就可以不用加路径而运行通过了。

四、动态调用共享库（动态编程）：

代码在运行时才知道调用那个函数，执行哪段代码。

1、相关函数：

#include：
（1）dlopen()：打开共享库
（2）dlsym()：从打开的共享库文件中获得一个函数，返回函数指针，通过返回的函数指针调用相应的函数。
（3）dlclose()：关闭共享库
（4）dlerror()：错误处理

void * dlopen(const  char * filename, int flag);
/*
类似open、fopen，文件名filename为库文件名，可带路径；
flag为RTLD_LAZY(延时从硬盘中加载，dlopen时不加载用的时候才会加载)或者RTLD_NOW）(diopen打开时立即加载)
所谓加载就是将代码块从外部存储设备加载到内存，CPU方可处理；返回库文件的首地址
*/

char * dlerror(void);
/*类似于perror，用于观察上一个函数是否出错，出错返回出错信息字符串，未出错返回NULL*/

void * dlsym(void * handle,const char * symbol);
/*handle为dlopen返回的地址，symbol为一个函数名，返回函数指针（函数的地址）*/

int dlclose(void * handle);/*关闭共享库*/

注意：在编译时，必须使用gcc test.c -ldl而不能直接gcc test.c

2、测试：

/*
gcc 测试文件 -l dl/*编译*/
*/
# include
# include
# include

int main(void)
{
    void * handle = dlopen("./libadd.so",RTLD_NOW);/*打开链接库*/

    char * error = dlerror();
    if(error != NULL){/*判断打开是否成功*/
        perror("dlopen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    int (*add)(int,int);/*由于dlsym返回值是函数指针类型，所以要定义一个函数指针接收调用的库文件中的函数*/

    add = dlsym(handle, "add");

    int sum = add(2,54);
    printf("sum = %d\n",sum);

    dlclose(handle);
    return 0;
}

结果：