【C++】静态库和动态库文件的生成和使用

前言

本文主要讲解了静态库和动态库的生成，以及.o文件和.so文件的使用。

库文件

库是一组预先编译好的方法的集合，是计算机上的一类文件，提供给使用者一些开箱即用的变量、函数或类。库文件分为静态库和动态库，静态库和动态库的区别体现在程序的链接阶段。
一般来说，Windows的静态库文件扩展名是 .lib，动态库文件扩展名是 .dll (Dynamic-Link Libraries)；Linux的静态库扩展名是 .a，动态库扩展名是 .so (Shared Object)。内容一样，都是将函数封装，编译后生成.o文件，将所有 .o 文件合并生成库文件，再将供自己或他人调用。好处在于编译后的库文件的源代码被加密，使用者看不到，可保密。
Linux系统存储的库的位置一般在：/lib 和 /usr/lib。 在 64 位的系统上有些库也可能被存储在/usr/lib64 下。库的头文件一般会被存储在 /usr/include 下或其子目录下。
Linux库有两种，一种是静态库，其命令规则为 libxxx.a；一种是共享库，其命令规则为 libxxx.so。

静态库的生成

编辑三个文件，分别是hello.h、hello.c和main.c文件，文件内容如下：

hello.h

#ifndef HELLO_H
#define HELLO_H
void hello(const char *name);
#endif //HELLO_H

hello.c

#include 
void hello(const char *name)
{
printf("Hello %s!\n", name);
}

main.c

#include "hello.h"
int main()
{
hello("everyone");
return 0;
}

因为无论是静态库文件还是动态库文件都是通过.o文件生成的，所以我们必须先利用gcc将.c文件编译成对应的.o文件，输入以下命令实现

gcc -c hello.c

生成后的结果：

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mian，则静态库文件名就是libmain.a。创建静态库用 ar 命令。

由.o 文件创建静态库

ar -crv libhyhello.a hello.o

创建静态库成功：

使用静态库

使用静态库有3中方法，三种方法所用语句不同，但是运行结果相同。

方法一：

gcc -o hello main.c -L. -lhyhello

方法二：

gcc main.c libhyhello.a -o hello

方法三：

gcc -c main.c
gcc -o hello main.o libmyhello.a

我们删除静态库文件试试公用函数hello 是否真的链接到目标文件hello 中了。若删除了静态库仍可以执行，则表明连接到目标文件hello中。

动态库的生成

由.o文件生成动态库。

生成.so文件，命令行：

gcc -shared -fPIC -o libhyhello.so hello.o

链接动态库到可执行文件：

gcc -o hello main.c libhyhello.so 

此时，你可以做个实验，把这个动态库先把这个动态库给挪到一个文件夹下，然后再来运行程序：

你会发现：动态库文件找不到，因此根本无法运行程序。
那么程序一般情况下会在哪个路径下找你的头文件呢？可以通过输入指令进行查看：

env

这里可以看出：系统是在usr/local/lib这个路径下去找头文件的。

回到刚刚那个目录下，将文件复制到 /usr/local/lib 中，在执行hello：

mv hh/libhyhello.so  /usr/local/lib/

输出结果如下图所示：

正常运行。

GCC命令相同时，会先执行.a文件，还是会先执行.so文件？

先删除除.c和.h文件外的所有文件，然后再编译形成.o文件，生成.o文件后，再由.o文件分别生成.a文件和.so文件。
执行程序后，发现当静态库和动态库同名时，gcc 命令将优先使用动态库，默认去连/usr/lib 和/lib 等目录中的动态库。

静态库与动态库的区别

每一个程序在使用静态库时，都会将静态库文件拷贝一份添加到自身。如果有多个程序都要使用该静态库文件时，都会给自身添加一份拷贝，这就导致会产生空间浪费。在源文件较少时不明显，但如果在一个项目中，静态库文件本身就比较大，并且使用该静态库文件的源程序很多，这就会造成大量内存浪费。
而动态库文件在被使用时，会对所有想使用该动态库的源程序添加一个标记，在程序执行时再链接动态库文件使用。这就是动态库的优点，也是动态库被称为共享库的原因。

使用

静态库的使用

首先编辑四个文件，分别是A1.c、A2.c、A.h和test.c文件，文件内容分别为：

A1.c

int add(int a,int b){
return a+b;
}

A2.c

int sub(int a,int b){
return a-b;
}

A.h

#ifndef A_H
#define A_H
int add(int a,int b);
int sub(int a,int b);
#endif

test.c

#include 
#include "A.h"

int main(){
int a = 2,b=1;
printf("add is %d\n", add(a,b));
printf("sub is %d\n", sub(a,b));
}

将A1.c和A2.c都生成目标文件

gcc -c A1.c A2.c

生成静态库.a文件

ar -crv libhyhello.a A1.o A2.o

使用.a文件创建可执行.exe文件

gcc -o test test.c libhyhello.a 

./test

运行结果如下图所示：

动态库的使用

生成目标文件

gcc -c -fpic A1.c A2.c

生成共享库.so文件

gcc -shared *.o -o libhysofile.so

创建可执行程序
提示：先要返回到根目录下，赋值文件到 /usr/lib。

sudo cp libhysofile.so /usr/lib
gcc -o test test.c libhysofile.so
./test

运行结果如下图所示：

动态库的简单应用

将sub1.o和sub2.o的目标文件生成一个.so动态库文件：

gcc -shared -fPIC -o libtest.so A1.o A2.o

比较.o文件和.so文件的大小

ls-lht xya xyso

比较可以看出，动态库的文件较大一些。

总结