【ONE·Linux || 基础IO（二）】

总言

  文件系统与动静态库相关介绍。

  
  

2、文件系统

2.1、背景知识

  
  说明一：
  掉电易失存储介质：内存
  永久性存储介质：磁盘、SSD、U盘、flash卡、光盘、磁带
  
  磁盘是外设，且还是计算机中唯一一个机械设备，与OS等相比其操作效率很慢，因此OS会有一定的提速方式。
  
  
  说明二：
  CHS与LBA之间的转换：

  
  
  说明三：
  虽然硬件层面扇区通常为512bit，但操作系统(文件系统)与磁盘进行IO的基本单位是4kb，原因如下：
  1、若IO交互的基本单位太小，有可能导致多次IO，降低效率。
  2、使得硬件和软件解耦合。若IO交互使用和磁盘一样的单位，当磁盘基本单位变大时，OS也要随之修改。
  
  
  

2.2、磁盘管理

2.2.1、磁盘文件系统图

  1）、解释磁盘文件系统图各小块含义

  整体说明： 磁盘是典型的块设备，硬盘分区被划分为一个个的block。上图为磁盘文件系统图（Linux ext2文件系统，不同内核内存映像有所不同）。一个block的大小是由格式化的时候确定的，并且不可以更改，例如mke2fs的-b选项可以设定block大小为1024、2048或4096字节。上图中启动块（Boot Block）的大小是确定的。
  
  1、数据区（Data block）：多个4KB(扇区×8)大小的集合，通常用于存放文件内容。
  PS：文件=内容+属性，Linux在磁盘上存储文件时，是将内容和属性分开存储的。
  
  2、i节点表（inode Table）：inode是大小为128字节的空间，保存着对应文件的属性，如文件大小、所有者、最近修改时间等。inode table是该组块(block group)内所有文件的inode空间的集合，为了标识每个inode的唯一性，会为其附一个inode编号，也存储在各自的inode空间中。
  PS：一般而言，一个文件，对应一个inode，用于记录其文件属性，同时该inode有一个标识编号(inode编号)。

[wj@VM-4-3-centos T0730]$ ls -li //加-i选项，可查看每个文件的inode编号
total 24 
789948 -rw-rw-r-- 1 wj wj   51 Jul 30 21:45 log.txt
790002 -rw-rw-r-- 1 wj wj   65 Jul 30 12:24 makefile
790001 -rw-rw-r-- 1 wj wj 2929 Jul 30 21:45 myfile.c
789573 -rwxrwxr-x 1 wj wj 8568 Jul 30 21:45 myfile.o
[wj@VM-4-3-centos T0730]$ 

  
  3、块位图（Block Bitmap）：Block Bitmap中记录着Data Block中哪个数据块已经被占用，哪个数据块没有被占用。将bit位与特定的data block中数据块一一对应，若比特位为1，则该数据块被占用，为0表示未被占用。
  
  4、inode位图（inode Bitmap）：每个bit表示一个inode是否空闲可用。同理，将比特位与inode一一对应，为1表示占用，为0表示未被占用。
  PS：block bitmap和inode bitmap是用于管理信息的，扫描这两区域，即可查看该块组内inode和数据块使用程度。
  
  5、块组描述符（Group Descriptor Table）：GDT，用户描述块组属性信息，如该块组多大，已经使用多少空间，有多少个inode/data block，占用和未占用情况。
  
  
  格式化说明： 如上述，将块组分割成上述内容，并写入相关的管理数据，在磁盘内就能让一个文件的信息可追溯、可管理。将每个块组统一规定为如上格式，那么整个分区就被写入 了文件系统信息。将这种操作称之为格式化。
  
  
  2）、其它说明
  1、一个文件对应一个inode编号、inode属性节点，那么，一个文件只能有一个block吗？
  回答：不一定。data block大小有限，当文件内容很大时，一个数据块不足以存储所有文件内容，此时就需要多个数据块支持。
  
  2、哪些block属于同一个文件？如何找到它们？
  3、文件=内容+属性，通过inode编号可以找到文件inode属性集合，那么怎么找到文件内容呢？
  
  回答：inode中，除了保存文件的属性（大小、权限、inode编号等），还有一个其它属性，用于保存同块组内对应文件的数据块编号。

  
  
  4、当这个文件特别大时，inode中的blocks也不够存储对应data blocks的量，又该怎么办？

  
  
  

2.2.2、inode与文件名

  1）、问题引入：如何找到一个文件？
  回答：找到一个文件，首先要找到其inode编号，根据inode编号获取特定的块组block group ，在块组内的inode table中找到对应的inode，从而能够获取到文件的属性与内容。
  
  那么，如何获取到文件的inode编号呢？
  
  
  2）、文件inode编号与文件名说明
  1、inode属性中并不存储文件名称，文件名称实则是由该文件隶属的目的来保存的。
  
  2、目录也是文件，其内部可以具有多个文件，同一个目录下的文件不能有重名。对于一个目录而言，既然它是文件，就具有自己的inode，也有对应的data blocks。而根据1可知，inode中不保存文件名称，因此，文件的文件名称实则是与其inode编号建立映射关系，保存在目录的data blocks中的。
  
  3、上述内容也解释了进入目录、创建文件、显示文件名与属性中权限需求说明。如创建一个文件，需要把文件的inode编号和文件名称建立映射关系并保存在目录的data blocks中，因此需要目录有w权限。读取文件时也需要先找到对应的inode编号，就需要访问目录的data blocks，因此目录要有r权限。
  
  
  3）、根据上述内容可回答三个问题

  问题1、创建文件，系统做了什么？

[root@localhost linux]# touch abc
[root@localhost linux]# ls -i abc
263466 abc

  回答：创建一个新文件主要有以下四个操作：
    ① 存储属性 ：内核先找到一个空闲的i节点（这里是263466），内核把文件的属性信息记录到其中。
    ② 存储数据 ：假设该文件需要存储在三个磁盘块，内核需要找到了三个空闲的数据块：300,500，800。将内核缓冲区的第一块数据复制到300，下一块复制到500，以此类推。
    ③ 记录分配情况：将文件内容按顺序300、500、800存放。内核在inode上的磁盘分布区记录了上述块列表。
    ④添加文件名到目录：新的文件名abc。内核将入口（263466，abc）添加到目录文件。文件名和inode之间的对应关系将文件名和文件的内容及属性连接起来。

  
  
  问题2、删除文件，系统做了什么？
  回答：以文件名索引inode编号，置零inode bitmap，置零data bitmap，断开目录中记录的映射关系。PS：对应文件内容和inode table中的属性，可以不用清除。（类比参考数据结构阶段学习的各类删除接口）
  
  延伸：删除的文件能够恢复吗？
  回答：可以，恢复找到inode编号就能找对对应文件。前提是对应位置的inode、data block没有被重复占用。
  
  
  问题3、查看文件，系统做了什么？
  回答：以文件名为索引，找到inode编号，显示对应的文件信息。例如ls 只显示目录下的所有文件名称，加各项选项会显示其它属性信息。
  
  
  4）、周边问题
  1、组块中，分区中各小块是由谁来划分的？
  回答：格式化操作的过程，就是在磁盘中写入文件系统的过程。
  
  
  2、创建文件，写入失败，或者直接创建文件失败，分析可能的原因？
  回答：inode table大小固定，data blocks大小固定。以下情况可能导致创建文件失败：
    ①inode已满，data block未满；
    ②inode未满，data block已满。
  
  
  

2.3、软硬链接

  1）、如何建立软硬链接？
  相关指令如下：
  ln -s：创建软链接，如ln -s testlink1.txt soft.link
  ln：创建硬链接，如ln testlink2.txt hard.link
  
  代码演示如下：

[wj@VM-4-3-centos T0804]$ mkdir dir
[wj@VM-4-3-centos T0804]$ touch testlink1.txt
[wj@VM-4-3-centos T0804]$ touch testlink2.txt
[wj@VM-4-3-centos T0804]$ touch testlink3.txt

[wj@VM-4-3-centos T0804]$ ls -li
total 4
790036 drwxrwxr-x 2 wj wj 4096 Aug  4 15:21 dir
790037 -rw-rw-r-- 1 wj wj    0 Aug  4 15:21 testlink1.txt
790038 -rw-rw-r-- 1 wj wj    0 Aug  4 15:21 testlink2.txt
790039 -rw-rw-r-- 1 wj wj    0 Aug  4 15:21 testlink3.txt

[wj@VM-4-3-centos T0804]$ ln -s testlink1.txt soft.link
[wj@VM-4-3-centos T0804]$ ln testlink2.txt hard.link

[wj@VM-4-3-centos T0804]$ ls -li
total 4
790036 drwxrwxr-x 2 wj wj 4096 Aug  4 15:21 dir
790038 -rw-rw-r-- 2 wj wj    0 Aug  4 15:21 hard.link
790040 lrwxrwxrwx 1 wj wj   13 Aug  4 15:25 soft.link -> testlink1.txt
790037 -rw-rw-r-- 1 wj wj    0 Aug  4 15:21 testlink1.txt
790038 -rw-rw-r-- 2 wj wj    0 Aug  4 15:21 testlink2.txt
790039 -rw-rw-r-- 1 wj wj    0 Aug  4 15:21 testlink3.txt
[wj@VM-4-3-centos T0804]$ 

  结果观察：

  PS：unlink XXXX可删除链接关系。

[wj@VM-4-3-centos uselib]$ ln -s  main.c main.so #建立软链接
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ ll
total 28
-rw-rw-r-- 1 wj wj  157 Aug  4 21:57 main.c
-rwxrwxr-x 1 wj wj 8440 Aug  5 17:54 main.out
lrwxrwxrwx 1 wj wj    6 Aug  5 18:57 main.so -> main.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   35 Aug  5 16:13 makefile
drwxrwxr-x 5 wj wj 4096 Aug  5 16:07 output
drwxrwxr-x 4 wj wj 4096 Aug  5 10:55 staticlib

[wj@VM-4-3-centos uselib]$ unlink main.so #删除
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ ll
total 28
-rw-rw-r-- 1 wj wj  157 Aug  4 21:57 main.c
-rwxrwxr-x 1 wj wj 8440 Aug  5 17:54 main.out
-rw-rw-r-- 1 wj wj   35 Aug  5 16:13 makefile
drwxrwxr-x 5 wj wj 4096 Aug  5 16:07 output
drwxrwxr-x 4 wj wj 4096 Aug  5 10:55 staticlib

  
  
  2）、软硬链接有什么区别？

软硬链接本质区别： 有无独立inode编号。

  回答：软链接有独立的inode，说明软链接是一个独立的文件。硬链接没有独立的inode，说明硬链接不是一个独立的文件。

  问题：它们之间的这种独立性的差距有什么意义？
  
  

对软链接：

  特性：软链接的文件内容指向被链接文件的对应路径。因此，删除软链接文件，被链接文件仍旧存在（相当于Windows下删除快捷键，但所指向程序仍旧存在）。

[wj@VM-4-3-centos test01]$ ls -li
total 0
790040 lrwxrwxrwx 1 wj wj 13 Aug  4 15:25 soft.link -> testlink1.txt
790037 -rw-rw-r-- 1 wj wj  0 Aug  4 15:21 testlink1.txt
790038 -rw-rw-r-- 1 wj wj  0 Aug  4 15:21 testlink2.txt

[wj@VM-4-3-centos test01]$ rm soft.link //删除软链接文件，实际被链接文件仍旧存在

[wj@VM-4-3-centos test01]$ ls -li
total 0
790037 -rw-rw-r-- 1 wj wj 0 Aug  4 15:21 testlink1.txt
790038 -rw-rw-r-- 1 wj wj 0 Aug  4 15:21 testlink2.txt
[wj@VM-4-3-centos test01]$ 

  
  
  相关应用：相当于Windows下的快捷方式

  
  

对硬链接：

  硬链接的inode为被链接文件的inode，不是真正的创建新文件。创建硬链接时，只是在指定目录下，建立文件名与指定indoe的映射关系（相当于起别名）。
  
  属性中存在硬链接数：用于确定多少个文件名与该indoe关联。实际删除文件时，并不是把该文件真正删除，而是减少其硬链接数，直到其为0，该文件才真正删除。

  
  
  
  默认创建一个普通文件、目录，其默认硬链接数说明：
  问题：如下，为什么默认创建一个普通文件，其硬链接数为1？为什么默认创建一个普通目录，其硬链接数为2？

[wj@VM-4-3-centos test01]$ mkdir dir
[wj@VM-4-3-centos test01]$ touch test.txt
[wj@VM-4-3-centos test01]$ ls -li
total 4
790037 drwxrwxr-x 2 wj wj 4096 Aug  4 19:11 dir
790038 -rw-rw-r-- 1 wj wj    0 Aug  4 19:11 test.txt
[wj@VM-4-3-centos test01]$ 

  对普通文件：创建一个普通文件，其自身文件名和自身inode建立关系，故硬链接数为1。如上述例子中的（790038，test.txt）
  
  对目录：创建一个空目录，除了自身目录名和inode建立关联，进入目录内，可看到隐藏目录.(代表当前路径)，也与该inode关联，故而空目录的链接数2。PS：若目录内还有其它子目录，则子目录中隐藏文件..也和该inode关联。

[wj@VM-4-3-centos test01]$ ls
dir  test.txt
[wj@VM-4-3-centos test01]$ ls -ali
total 12
790036 drwxrwxr-x 3 wj wj 4096 Aug  4 19:11 .
790035 drwxrwxr-x 4 wj wj 4096 Aug  4 15:47 ..
790037 drwxrwxr-x 2 wj wj 4096 Aug  4 19:11 dir
790038 -rw-rw-r-- 1 wj wj    0 Aug  4 19:11 test.txt
[wj@VM-4-3-centos test01]$ cd dir
[wj@VM-4-3-centos dir]$ ls -ali
total 8
790037 drwxrwxr-x 2 wj wj 4096 Aug  4 19:11 .
790036 drwxrwxr-x 3 wj wj 4096 Aug  4 19:11 ..
[wj@VM-4-3-centos dir]$ 

  
  
  
  

3、动静态库

3.1、站在编写库的人的角度：如何写一个库？

3.1.1、静态库制作

  1）、准备工作
  为了方便演示，此处写头文件与方法实现分离，写一两个演示代码：

[wj@VM-4-3-centos test03]$ cat accum.h
#pragma once 
#include

extern void accum(int from, int to);

[wj@VM-4-3-centos test03]$ cat accum.c
#include "accum.h"

int accumulate(int from, int to)
{
    int sum = 0;
    int i = 0;
    for(i = from; i <= to; ++i)
    {
        sum+=i;
    }
    return sum;
}

[wj@VM-4-3-centos test03]$ cat print.h

#pragma once 
#include
#include

extern void print(const char* str);

[wj@VM-4-3-centos test03]$ cat print.c
#include "print.h"

void print(const char* str)
{
    printf("%s[%d]\n",str,(int)time(NULL));
}

  假设以上两个为待封装库的相关内容实现，这里我们分别使用两个目录，用以演示库制作与库使用。注意：制作库时，库中不能存在main函数。

[wj@VM-4-3-centos test03]$ ls
mklib  uselib
[wj@VM-4-3-centos test03]$ tree
.
|-- mklib
|   |-- accum.c
|   |-- accum.h
|   |-- print.c
|   `-- print.h
`-- uselib

2 directories, 4 files
[wj@VM-4-3-centos test03]$ 

  使用一个makefile来完成上述内容的编译过程。（PS：该文件后续还会改动）

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ cat makefile 
.PHONY:all
all:print.o accum.o

print.o:print.c
	gcc -c print.c -o print.o
accum.o:accum.c
	gcc -c accum.c -o accum.o

.PHONY:clean
clean:
	rm -rf *.o
	
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ 

  
  
  
  2）、制作一个静态库

1、问题：直接将.o文件和.h文件给别人，是否能形成可执行程序以供使用？

  一点准备工作：如下，将形成的accum.o、accum.h、print.o、print.h拷贝一份放入uselib目录中，用以演示：

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ll //当前文件
total 24
-rw-rw-r-- 1 wj wj  165 Aug  4 21:44 accum.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   75 Aug  4 21:44 accum.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj  153 Aug  4 21:42 makefile
-rw-rw-r-- 1 wj wj   96 Aug  4 21:07 print.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   88 Aug  4 21:07 print.h

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ make
gcc -c print.c -o print.o
gcc -c accum.c -o accum.o

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ll //生成.o文件
total 28
-rw-rw-r-- 1 wj wj  165 Aug  4 21:44 accum.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   75 Aug  4 21:44 accum.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1280 Aug  4 21:44 accum.o
-rw-rw-r-- 1 wj wj  153 Aug  4 21:42 makefile
-rw-rw-r-- 1 wj wj   96 Aug  4 21:07 print.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   88 Aug  4 21:07 print.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1576 Aug  4 21:42 print.o

  在ueslib目录中创建一个main.c文件，在该文件中使用这两个拟库。

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ mv *.h *.o ../uselib //相关指令
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ cd ../uselib/ //转到uselib文件中
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ ls 
accum.h  accum.o  print.h  print.o  main.c
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ cat main.c //写一个main.c，在其中用到这两个文件
#include "print.h"
#include "accum.h"

int main()
{
    print("hello main:");
    int ret = accumulate(1,50);
    printf("result:%d\n",ret);
    return 0;
}

  如下：我们能成功使用：

[wj@VM-4-3-centos uselib]$ gcc -o main.out main.c print.o accum.o
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ ls
accum.h  accum.o  main.c  main.out  print.h  print.o
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ ./main.out 
hello main:[1691157514]
result:1275
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ 

  如上方式虽然能够演示成功， 一旦用于制作的库文件过多，这样交给方式有些繁琐，属于一种野生级别的方式。因此我们还需要将库进行打包归档。
  
  
  

2、静态库制作：使用ar指令整理打包库（archive files：归档文件）

  相关指令：
  ①gcc -c XXX.c -o XXX.o ，获取.o二进制目标文件；
  ②ar -rc libXXX.a XXX.o XXX.o将库归档处理。
  此处要注意 libXXX.a中，lib、.a为语法格式，中间名称可任意取。后面要打包几个.o文件就跟几个。
  
  
  
  演示如下：

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ll //mklib中的文件
total 28
-rw-rw-r-- 1 wj wj  165 Aug  4 21:44 accum.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   75 Aug  4 21:44 accum.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1280 Aug  4 21:46 accum.o
-rw-rw-r-- 1 wj wj  153 Aug  4 21:42 makefile
-rw-rw-r-- 1 wj wj   96 Aug  4 21:07 print.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   88 Aug  4 21:07 print.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1576 Aug  4 21:46 print.o

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ar -rc libstatic.a accum.o print.o //对.o文件进行归档打包

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ll
total 32
-rw-rw-r-- 1 wj wj  165 Aug  4 21:44 accum.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   75 Aug  4 21:44 accum.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1280 Aug  4 21:46 accum.o
-rw-rw-r-- 1 wj wj 3074 Aug  5 10:13 libstatic.a //新生成的静态库
-rw-rw-r-- 1 wj wj  153 Aug  4 21:42 makefile
-rw-rw-r-- 1 wj wj   96 Aug  4 21:07 print.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   88 Aug  4 21:07 print.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1576 Aug  4 21:46 print.o
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ 

  
  使用makefile生成：

libstatic.a:print.o accum.o //形成静态库：step2
	ar -rc libstatic.a accum.o print.o

print.o:print.c //形成静态库：step1
	gcc -c print.c -o print.o
accum.o:accum.c //形成静态库：step1
	gcc -c accum.c -o accum.o

.PHONY:clean
clean:
	rm -rf *.o libstatic.a

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ make clean
rm -rf *.o libstatic.a
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ls
accum.c  accum.h  makefile  print.c  print.h
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ make
gcc -c print.c -o print.o
gcc -c accum.c -o accum.o
ar -rc libstatic.a accum.o print.o
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ll
total 32
-rw-rw-r-- 1 wj wj  165 Aug  4 21:44 accum.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   75 Aug  4 21:44 accum.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1280 Aug  5 10:29 accum.o
-rw-rw-r-- 1 wj wj 3074 Aug  5 10:29 libstatic.a //所形成的静态库
-rw-rw-r-- 1 wj wj  230 Aug  5 10:20 makefile
-rw-rw-r-- 1 wj wj   96 Aug  4 21:07 print.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   88 Aug  4 21:07 print.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1576 Aug  5 10:29 print.o
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ 

  
  
  3）、发布库
  说明：该静态库目录分为两部分，其一为头文件目录include，其二为打包的库目录lib，这里我们仍旧使用makefile生成。
  在上述的makefile中再加入这段指令：

.PHONY:staticlib
staticlib:
	mkdir -p staticlib/include
	mkdir -p staticlib/lib 
	cp -rf *.h staticlib/include
	cp -rf *.a staticlib/lib 

  由此我们就得到一个staticlib静态库目录，其中.h头文件和.a静态库分开存放：

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ make staticlib
mkdir -p staticlib/include
mkdir -p staticlib/lib 
cp -rf *.h staticlib/include
cp -rf *.a staticlib/lib 

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ll
total 36
-rw-rw-r-- 1 wj wj  165 Aug  4 21:44 accum.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   75 Aug  4 21:44 accum.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1280 Aug  5 10:32 accum.o
-rw-rw-r-- 1 wj wj 3074 Aug  5 10:32 libstatic.a
-rw-rw-r-- 1 wj wj  373 Aug  5 10:42 makefile
-rw-rw-r-- 1 wj wj   96 Aug  4 21:07 print.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   88 Aug  4 21:07 print.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1576 Aug  5 10:32 print.o
drwxrwxr-x 4 wj wj 4096 Aug  5 10:43 staticlib //静态库目录文件

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ tree staticlib/
staticlib/
|-- include
|   |-- accum.h
|   `-- print.h
`-- lib
    `-- libstatic.a

2 directories, 3 files
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ 

  发布后，如何使用静态库见3.2.1部分。
  
  
  
  

3.1.3、动态库制作

  1）、准备工作
  此处使用静态库中的演示例子：accum.c、accum.h、print.c、print.h，具体内部代码见上述。

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ll
total 24
-rw-rw-r-- 1 wj wj  165 Aug  4 21:44 accum.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   75 Aug  4 21:44 accum.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj  373 Aug  5 10:42 makefile
-rw-rw-r-- 1 wj wj   96 Aug  4 21:07 print.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   88 Aug  4 21:07 print.h
drwxrwxr-x 4 wj wj 4096 Aug  5 10:43 staticlib

  
  
  2）、制作一个库
  相关指令：
  ①gcc -fPIC -c XXX.c -o XXX.o ：fPIC形成一个与位置无关的二进制目标文件。
  ②gcc -shared XXX.o XXX.o -o libXXX.so ：-shared用于表示所形成的是动态库而非可执行程序。
  
  
  演示如下：

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ll
total 24
-rw-rw-r-- 1 wj wj  165 Aug  4 21:44 accum.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   75 Aug  4 21:44 accum.h
-rw-rw-r-- 1 wj wj  373 Aug  5 10:42 makefile
-rw-rw-r-- 1 wj wj   96 Aug  4 21:07 print.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj   88 Aug  4 21:07 print.h
drwxrwxr-x 4 wj wj 4096 Aug  5 10:43 staticlib

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ gcc -fPIC -c print.c -o print_d.o #step1:生成一个与位置无关的二进制目标文件
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ gcc -fPIC -c accum.c -o accum_d.o
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ls
accum.c  accum_d.o  accum.h  makefile  print.c  print_d.o  print.h  staticlib

[wj@VM-4-3-centos mklib]$ gcc -shared accum_d.o  print_d.o -o libdynamic.so #step2:生成一个动态库
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ ll
total 40
-rw-rw-r-- 1 wj wj  165 Aug  4 21:44 accum.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1280 Aug  5 14:36 accum_d.o
-rw-rw-r-- 1 wj wj   75 Aug  4 21:44 accum.h
-rwxrwxr-x 1 wj wj 8152 Aug  5 14:36 libdynamic.so #动态库
-rw-rw-r-- 1 wj wj  373 Aug  5 10:42 makefile
-rw-rw-r-- 1 wj wj   96 Aug  4 21:07 print.c
-rw-rw-r-- 1 wj wj 1624 Aug  5 14:35 print_d.o
-rw-rw-r-- 1 wj wj   88 Aug  4 21:07 print.h
drwxrwxr-x 4 wj wj 4096 Aug  5 10:43 staticlib
[wj@VM-4-3-centos mklib]$ 

  
  
  使用makefile生成：

dynamiclib.so:print_d.o accum_d.o
	gcc -shared print_d.o accum_d.o -o libdynamic.so

print_d.o:print.c
	gcc -fPIC -c print.c -o print_d.o
accum_d.o:accum.c
	gcc -fPIC -c accum.c -o accum_d.o

  
  
  3）、发布库
  这里我们直接生成动静态库两个版本：makefile中相关写法如下

.PHONY:all
all::libdynamic.so libstatic.a

##动态库##
libdynamic.so:print_d.o accum_d.o
	gcc -shared print_d.o accum_d.o -o libdynamic.so

print_d.o:print.c
	gcc -fPIC -c print.c -o print_d.o
accum_d.o:accum.c
	gcc -fPIC -c accum.c -o accum_d.o
####


##静态库##
libstatic.a:print.o accum.o
	ar -rc libstatic.a accum.o print.o

print.o:print.c
	gcc -c print.c -o print.o
accum.o:accum.c
	gcc -c accum.c -o accum.o
####


.PHONY:output
output:
	mkdir -p output/lib 
	mkdir -p output/include
	cp -rf *.h output/include
	cp -rf *.a *.so output/lib 

.PHONY:clean
clean:
	rm -rf *.o *.a *.so output

  
  演示结果：

  
  
  
  

3.2、站在使用库的人的角度：如何用别人提供的库？

3.2.1、使用静态库

  我们获取到别人归档后的库，并不能直接使用，还需要做一定操作，以下为几种使用静态库的方法介绍。
  
  
  1）、做法一：将我们所下载的库拷贝到系统库(系统默认路径)中
  前提认知：
  头文件gcc默认搜索路径：/usr/include
  库文件云服务器默认搜索路径：/lib64 或者 /usr/lib64

  
  相关指令：

  拷贝lib：sudo cp XXX/XXX/*.a /lib64 -rf

sudo cp ./staticlib/lib/*.a  /lib64 -rf

  拷贝头文件：sudo cp XXX/XXX/*.h /usr/include -rf

 sudo cp ./staticlib/include/*.h /usr/include -rf 

  第三方库编译方法：gcc XXX.c -lXXX，要加-l，后面跟的是库名称。libXXX.a中，去掉前缀和后缀，XXX为库的名称。

gcc main.c -lstatic -o main.out

  
  以下为演示过程及结果：将库拷贝到系统默认路径下，就叫做库的安装。

  
  
  
  问题说明：
  上述使用静态库的方法容易污染系统库，一般不建议这样使用。

[wj@VM-4-3-centos uselib]$ sudo rm /usr/include/accum.h
[sudo] password for wj: 
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ sudo rm /usr/include/print.h
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ sudo rm /lib64/libstatic.a

  
  
  
  
  2）、做法二：硬使用

  相关指令： gcc XXX.c -I ./XXX/include/ -L ./XXX/lib/ -lXXX

gcc main.c -I ./staticlib/include/ -L ./staticlib/lib/ -lstatic -o main.out

  -I：指定库的头文件搜索路径
  -L：指定搜索lib路径
  -lXXX：指定库名称
  
  相关演示如下:

  
  
  
  说明：
  上述方式中，a、若只有静态库，则只能静态链接。 b、动静态库同时存在时：默认使用动态库。

  
  
  c、动静态库同时存在，但非要使用静态库，如何操作？
  -static ：强制静态链接。
  该选项的意义：摒弃默认优先使用动态库的原则，直接使用静态库。

  
  
  
  
  
  

3.2.2、使用动态库

  1）、整体说明
  1、同上述静态库中方法一，可以在系统默认路径对动态库进行安装、卸载操作，但同样不建议这样使用。
  
  2、针对方法二中动态库无法运行的问题说明：

[wj@VM-4-3-centos uselib]$ gcc main.c -I ./output/include -L ./output/lib2 -loutput #使用相关指令
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ ls
a.out  main.c  makefile  output  staticlib

[wj@VM-4-3-centos uselib]$ file a.out
a.out: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=41a35062c3b3113f93efd9ef58eeaf1f795adfb5, not stripped

[wj@VM-4-3-centos uselib]$ ./a.out #运行，发现运行失败
./a.out: error while loading shared libraries: liboutput.so: cannot open shared object file: No such file or directory
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ 

  静态库将相应代码嵌入程序中，程序执行时就在自己所处的代码区域；动态库相应代码加载在共享区，程序执行时在共享区和代码区反复跳转。动态库只用加载一次，就能被多个进程同时使用，即共享库。

  我们使用gcc main.c -I ./output/include -L ./output/lib2 -loutput指令时，只是针对gcc说明需要动态库，但动态库运行加载是操作系统加载器来完成的，故需要给OS说明。
  
  
  
  1）、解决方案

解决方案一：系统的环境变量

  LD_LIBRARY_PATH设置此环境变量：export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/XXXXX/XXXXX

[wj@VM-4-3-centos uselib]$ echo $LD_LIBRARY_PATH
:/home/wj/.VimForCpp/vim/bundle/YCM.so/el7.x86_64

  
  1、上述方式关闭shell后，设置好的内存级的环境变量被清空，下次进入将重新设置。
  2、这里export导环境变量也可以使用相对路径：

[wj@VM-4-3-centos uselib]$ export LD_LIBRARY_PATH=LD_LIBRARY_PATH:./output/lib/
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ echo $LD_LIBRARY_PATH
LD_LIBRARY_PATH:./output/lib/
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ ldd main.out
	linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff066be000)
	/$LIB/libonion.so => /lib64/libonion.so (0x00007f9da91f4000)
	libdynamic.so => ./output/lib/libdynamic.so (0x00007f9da8ed9000)
	libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f9da8b0b000)
	libdl.so.2 => /lib64/libdl.so.2 (0x00007f9da8907000)
	/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f9da90db000)
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ ./main.out
hello main:[1691230176]
result:1275
[wj@VM-4-3-centos uselib]$ 

  
  
  
  

解决方案二：修改配置文件

  ls /etc/ld.so.conf.d/，相对方案一，该方案属于长久保存的一个方法。
  
  操作：在该目录下创建一个XXX.conf文件，在该文件内填入对应的动态库搜索路径
  ①sudo touch /etc/ld.so.conf.d/XXX.conf：创建文件
  ②sudo vim /etc/ld.so.conf.d/XXX.conf ：填入路径
  ③sudo ldconfig：让配置文件更新生效
  
  具体演示：

  

  
  
  

解决方案三：建立软链接

  sudo ln -s XXX/XXX /lib64/libXXX.so，注意使用绝对路径。
  
  
  相关演示：

  
  除了上述方法，还有其它方式可以支持。