Linux动静态库的创建和使用

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一、动静态库的概念

在写C语言程序的时候，都知道要包含头文件，才能使用printf、scanf等库函数，为什么没有实现这些函数就可以使用呢？

C语言程序的编译过程熟知的四个步骤：预处理、编译、汇编、链接。经过前面三个步骤形成的目标文件（二进制文件）需要经过最后一步链接形参可执行文件。

本质上库就是一个目标文件，它里面包含了库函数的实现，最后和我们自己写的文件（包含系统的头文件）链接起来就可以使用库函数了，这样程序就可以正常执行了。

Linux下常见的库有分为两种，静态函数库（简称静态库）和动态函数库（也称为共享函数库，简称动态库或共享库）。它们有什么区别呢？

1.1 动静态库的区别

动态库：

• 以.so结尾
• 命名规则： 例如 libxxxx.so 这个库， 库名是xxxx，库名前需要加lib，后缀为.so
• 特点： 动态库没有编译进可执行程序，而是程序运行时动态的申请调用使用到的函数，
• 优点：实现进程的资源共享，当程序在运行的时候需要调用某个动态链接库函数时候，OS会先查看所有正在运行的程序，看内存里面是否已经有此函数的拷贝了，有责共享那个拷贝，没有才会链接载入，这样会大大节省OS的内存资源；
• 升级容易，升级动态链接库即可，不需要重新编译可执行程序；
• 缺点：程序不可独立运行

静态库：

• 以.o结尾
• 命名规则： 和动态库类似，例如 libxxxx.o 这个库， 库名是xxxx，库名前需要加lib，后缀为.o
• 特点： 静态库的链接是将整个函数库的所有数据都整合进了目标代码，编译后的执行程序不在需要外部的函数库支持，可独立运行。
• 优点：编译后，可执行文件不需要外部支持；
• 缺点：生成的可执行程序大；静态库改变了，就需要重新编译可执行程序。

1.2 动静态库的基本使用

使用命令ldd 可执行文件就可以查看它依赖的库。

使用file命令（查看文件类型）也可以看到使用的是动态链接

可以看出来，默认情况下，编译器自动使用动态库链接，若要链接静态库需要在编译命令后面添加 -static 选项

如果报错的，需要安装静态库sudo yum -y install glibc-static 。可以看到它没有了依赖的库，因为需要的已经全部拷贝进程序里面。

静态链接生成的可执行文件比动态链接生成的文件大很多。

二、自定义动静态库的创建和使用

一套完成的库，包含三个部分

1. 头文件.h ， 头文件用来说明库中暴露出来的方法的使用
2. 库文件本身， 即对应函数的实现编译为.o目标文件
3. 说明文档，如何使用库

所以，制作一个简单的库只需要将.o文件打包，加上对应头文件即可使用。

2.1 静态库的创建

假如向创建一个数学库，里面简单的实现加减法。

1. 实现库内容代码：可以先写出对应功能的代码，用.h声明函数，对应.cpp文件实现，得到四个文件

对应的内容

2. 再生成对应的.o文件： 命令 gcc -c add.o add.c和gcc -c sub.c -o sub.o

3. 打包形成库：现在就有了创建库的基础条件了，创建名为math的静态库
   创建静态库的命令：ar -rc libmymath.a add.o sub.o
   ar是gnu归档工具，rc表示(replace and create) 这样就可以的到 libmymath.a 静态库了。

4. 发行：为了方便管理或者给其他人使用库，可以创建一个文件夹，存放库和头文件。

上面的步骤是很麻烦的在Linux下可以使用make快速完成

编写对应的makfile

libmymath.a:add.o sub.o
  ar rc $@ $^
*.o:*.c
  gcc -c $<  # 对每个依赖文件执行                                                                                            
.PHONY:clean                   
clean:    
  rm -rf libmymath.a *.o output    
.PHONY:output    
output:    
  mkdir output     
  cp *.h output     
  cp libmymath.a output  

命令ar -tv libmymath.a 可以查看库里面的目标文件
t : 列出静态库中的文件
v : verbose 详细信息

2.2 静态库的使用

假设朋友文件需要使用我们的库，直接把发行拷贝到他的目录下例如：

将output文件名改为lib更加具体

1. 查阅静态链接库的.h文件
   获取发布的静态链接库后，查看.h文件，看静态链接库的各个函数功能和函数声明。

2. 使用静态链接库的某个函数
   使用静态链接库时需要声明静态链接库的.h文件

#include "add.h"    
#include "sub.h"    
      
  int main()    
  {    
    int x = 10, y = 5;                                                                                                       
    printf("add: %d\n",add(x, y));                
    printf("sub: %d\n",sub(x, y));                
    return 0;                                     
  }

3. 编译文件

编译工程文件时，需要在编译链接时添加相关选项：

• -Ipath: 表示在path路径下搜索头文件
• -Lpath：表示在path路径中搜索库文件
• -lxxx:表示要链接的静态链接库为libxxx.a ，记住是库名，不是库文件名
• -static:表示将所有链接的库静态加载
  
  之前写C语言不用加路径，是因为头文件和库文件在默认的路径下，编译器能够自动识别。

2.3 动态库的创建

1. 编写源码库文件，与上面相同
2. 编译源码库文件
   gcc -fPIC $<生成目标文件
   -fPIC选项的作用是使得gcc生成的代码是位置无关的
3. 生成动态链接库
   gcc -shared -o $@ $^
   生成动态链接库文件
   -shared选项告诉编译器生成一个动态链接库
4. 发行成一个真正的库

2.4 动态库的使用

假设有第二个朋友要使用

前三步静态库相同

1. 查阅动态链接库的.h文件
2. 使用动态链接库的某个函数
3. 编译文件
   编译工程文件时，需要在编译链接时添加相关选项：

• Ipath: 表示在path路径下搜索头文件
• -Lpath：表示在path路径中搜索库文件
• -lxxx:表示要链接的静态链接库为libxxx.a ，记住是库名，不是库文件名

发现可以编译但是不能运行，这就是动态库，编译和运行都到指定位置取，Makefile里面只指定了编译查找的路径，但是动态库运行的时候也需要去找，所以就需要第四步。

4. 运行动态库，一般有三种方法

   • 拷贝.so文件到系统共享库路径下, 一般指/usr/lib 这样就可以自动查找，但是不推荐，容易出错。
   • 更改 LD_LIBRARY_PATH 环境变量，它可以指明程序启动后，库的搜索路径，默认没有配置。
     
     环境变量定义好了。
     
     
     
   3. ldconfig 配置/etc/ld.so.conf.d/，ldconfig更新
      
      创建一个文件写入刚才的路径，但是要root
      
      
      
      

这样就可以使用动态库了。

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