编程的奥妙——静态库和动态库的建立与运用

一、GNU编译器
1、支持众多编程语言、平台
2、构建过程（C代码是如何变成可执行文件的）。
预处理：把程序员所编译的C代码翻译成标准的C代码
汇编：把预处理后的C代码翻译成汇编代码
编译：把汇编代码翻译成二进制指令
链接：把若干个目标文件合并成一个可执行文件
3、gcc -v 查看版本
4、文件后缀
.h 头文件
.gch 头文件的编译结果，一般不要保留。
.c 源文件
.i 预处理文件
.s 汇编文件
.o 目标文件
.a 静态库文件
.so 共享库文件
5、参数
-E 预处理
-S 汇编
-c 编译（只生成目标文件）
-o 指定编译结果的名字
-Wall 产生尽可能多的警告
-Werror 把警告当作错误处理
-x 指定编译的语言
-g 生成调试信息
-On 优化等级
-D 编译时定义宏
-l 链接里加库
-I 指定头文件的查找路径，配置环境变量
1、打开 vim ~/.bashrc
2、在文件末尾，添加一行 export C_INCLUDE_PATH=$C_INCLUDE_PATH:NEW_PATH
3、重新加载配置文件 source ~/.bashrc
注意：如果要删除环境变量需要在~/.bashrc文件中删除环境变量后，退出终端重新打开。
考题1：#include <> / #include “” 区别？
考题2：头文件中可以编写哪些内容？
考题3：头文件的作用？
1、说明对应的.c文件的内容有哪些（声明函数、全局变量）。
2、定义结构、联合、枚举、宏。
3、类型重定义。
虽然函数可以隐式声明，但并不一定准确，而且非常有可能造成严重错误。
6、预处理指令
#include 文件包含，区别分""和<>的区别
#define 定义宏常量或或函数
# 把标识符转换成字符串
## 合并标识符
#undef 删除宏
#line 指定当前行的行号
#if
#ifndef
#ifdef
#elif
#endif
#error 在编译期间产生错误
#warning 在编译期间产生警告
#pragma
#pragma GCC dependency 用于监控文件，防止所依赖的文件，修改后而不知道。
#pragma GCC poison 用于禁用某些标识符
#pragma pack(n) 设置结构、联合的补齐和对齐字节数
n的值必须比默认值的要小
对齐边界必须是 2 的较小次方
二、库
库就目标文件的集合，我们把不需要升级更新维护的代码打包合并在一起方便使用，也可以对源代码进行保密。
静态库在使用时是把被调用的代码复制到调用模块中，然后在执行程序时，静态库就不需要了。

静态库的执行速度快，但占用空间大，当库中的内容发生变化时，需要重新编译出新的程序，因此不能轻易修改库中的内容。

而共享库只是在调用模块中嵌入调用代码的在库的相对位置的地址，当执行程序时，共享库会的程序一起加载到内存中，当执行到调用共享库中代码的指令时跳转到共享中执行，执行完毕后在跳转回来。
占用空间小，方便更将新（共享库发生变化后，程序不需要再次编译），相对于静态库执行效率略低。

静态库的扩展名为.a，共享库(动态库)的扩展名为.so。

六、静态库
1、创建静态库
编写源代码：vi .c/.h
编译源代码：gcc -c xxx.c -> xxx.o
打包生成静态库：ar -r libxxx.a x1.o x2.o …
ar命令的一些参数：
-r 把目标文件添加到静态库中，已经存在的更新
-q 将目标文件追加到静态库的末尾
-d 从静态库中删除目标文件
-t 显示静态库中有哪些目标文件
-x 把静态库拆分成目标文件
2、调用静态库
直接调用：调用者要和库在同一路径下
gcc main.c libxxx.a
设置环境变量：设置方法与C_INCLUDE_PATH类似
1.打开 vim ~/.bashrc 文件
2.在文件末尾添加一行
export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:库文件的路径
3.重新加载配置文件 source ~/.bashrc
4.编译时要指定库名
gcc main.c -lmath
设置编译参数：-L路径
gcc main.c -L路径 -lmath
3、运行
在编译时已经把被函数的二进制复制到可执行文件中了，在执行时不再需要静态库文件。

三、共享库
1、创建共享库
编写源代码：vi .c/.h
编译出位置无关目标文件：
gcc -c -fpic xxx.c -> xxx.o
链接生成共享库：
gcc -shared x1.o x2.o x3.0 … -o libxxx.so
2、调用共享库
直接调用：调用者要和库在同一路径下
gcc main.c libxxx.so
设置环境变量：设置方法与C_INCLUDE_PATH类似
1.打开 vim ~/.bashrc 文件
2.在文件末尾添加一行
export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:库文件的路径
3.重新加载配置文件 source ~/.bashrc
4.编译时要指定库名
gcc main.c -lmath
设置编译参数：-L路径
gcc main.c -L路径 -lmath
3、运行
在使用共享库时，调用者只是记录了被代码在库的位置，因此在执行时需要共享库同时被加载。
操作系统会根据LD_LIBRARY_PATH环境变量的设置来加载共享库。

四、动态加载共享库
#include
1、加载共享库
void *dlopen(const char *filename, int flag);
filename：共享库的库名，或路径
flag:
RTLD_LAZY 使用时才加载
RTLD_NOW 立即加载
返回值：共享库的句柄（类似文件指针）
2、获取标识符地址并使用
void *dlsym(void *handle, const char *symbol);
handle：共享库的句柄
symbol：标识符的名字
返回值：标识符在共享库中的位置（地址，可以解引用，或跳转过去）。
3、卸载共享库
int dlclose(void *handle);
handle：共享库的句柄
返回值：成功返回0，失败返回-1
4、获取错误信息
char *dlerror(void);
返回值：会把在使用共享库的过程中出现的错误，以字符串形式返回