Linux中gcc创建与使用静态库和动态库

一. 关于库的定义

1. 库.

• 库是写好的，现有的，成熟的，可以复用的代码，本质上来说，库是一种可执行代码的二进制形式，可以被操作系统载入内存执行。
• 库分为静态库和动态库。

2. 静态库（.a）

• 静态库在程序编译时会被连接到目标代码中去，与汇编生成的目标文件.o一起链接打包到可执行文件中，因此程序运行时不再需要该静态库
• 一个静态库可以看成是一组目标文件（.o/.obj文件）的集合，即很多目标文件经过压缩打包后形成的一个文件

3. 动态库（.so）

• 动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入
• 不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例，规避了空间浪费问题

二. gcc生成静态库和动态库

1. 编辑生成子程序hello.h、hello.c和main.c

• 首先创建一个目录，保存本次练习的文件test1

• 在Documents中右键点击Open in Terminal打开终端
  

• 输入以下命令

 mkdir test1         //创建一个名为test1的目录 
 cd test1           //切换工作目录为test1

• 创建好后在Documents中发现多了一个test1的文件夹，如下图
  
• 在Documents中打开终端
• 输入cd test1命令，使工作目录切换到test1目录
• 然后分别输入touch hello.h、touch hello.c、touch main.c命令创建三个文件
  
• 输入nano命令打开hello.h文件

nano hello.h

• 写入hello.h的代码，然后”ctrl s“保存，如下图
  
• 输入nano命令打开hello.c文件

nano hello.c

• 写入hello.c的代码，然后”ctrl s“保存，如下图
  

• 输入nano命令打开main.c文件

nano main.c

• 写入main.c的代码，然后”ctrl s“保存，如下图
  

2. 将hello.c编译成.o文件

• 在test1目录中打开终端，然后输入gcc -c hello.c命令得到hello.o文件，并运行ls命令观察是否生成了hello.o文件
  

3. 由.o文件创建静态库

• 在test1目录中打开终端，然后输入ar -crv libmyhello.a.hello.o命令得到libmyhello.a文件，并运行ls命令观察是否生成了libmyhello.a文件
  

4. 在程序中使用静态库

（1）生成目标程序hello，使静态库可以在程序中使用

方法一

• 在test1目录中打开终端，输入gcc -o hello main.c -L. -lmyhello命令

方法二

• 在test1目录中打开终端，输入gcc main.c libmyhello.a -o hello命令

方法三

• 在test1目录中打开终端，首先输入gcc -c main.c命令生成main.o
• 然后输入命令gcc -o hello main.o libmyhello.a生成可执行文件

我们采用方法一生成目标程序hello，如下图所示

（2）执行hello文件

• 打开终端，输入./hello指令，验证其是否能够正常运行
  
  如图显示Hello everyone!,运行成功
• 输入指令rm libmyhello.a,移除静态库后，再次运行hello，验证静态库中的公用函数是否已经全部连接到目标文件中去
  
  移除静态库后，目标文件仍然能够正常运行，说明静态库中的公用函数是否已经全部连接到目标文件中去

5. 由.o文件创建动态库文件

动态库文件名命名规范和静态库文件名命名规范类似，但其文件扩展名为.so

• 在test1目录中打开终端，输入gcc -shared -fPIC -o libmyhello.so hello.o命令得到libmyhello.so文件，并运行ls命令观察是否生成了libmyhello.so文件
  

6. 在程序中使用动态库

（1）生成目标文件hello，使动态库可以在程序中使用

在程序中使用动态库和使用静态库完全一样

• 在test1目录中打开终端，输入gcc main.c libmyhello.so -o hello命令生成目标文件hello
  

（2）执行hello文件

• 打开终端，输入./hello指令，验证连接是否成功
  
  发现报错，原来是找不到动态库文件libmyhello.so，因为连接时用的是当前目录的动态库，但程序在运行时，是在/usr/lib 目录中查找需要的动态库文件
• 解决办法：将文件libmyhello.so复制到目录/usr/lib中，然后输入指令mv libmyhello.so /usr/lib运行
  
  发现不能将文件libmyhello.so复制到目录/usr/lib中，提示Permisson denied，原因是权限不足，上网查找解决办法如下

• 输入命令sudo passwd
• 提示你输入新密码，再次输入密码成功后，输入su root
• 最后再次输入密码后拷贝文件成功

• 再次输入mv libmyhello.so /usr/lib,然后输入./hello指令，运行成功！
  

补充：生成动态库的三种方式

（1）把库拷贝到/usr/lib和/lib目录下
（2）在 LD_LIBRARY_PATH 环境变量中加上库所在路径
例如动态库 libhello.so 在/home/example/lib 目录下：
$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/example/lib
（3）修改/etc/ld.so.conf 文件，把库所在的路径加到文件末尾，并执行 ldconfig 刷新。这样加入的目录下的所有库文件都可见

7.分析静态库和动态库

思考：当静态库和动态库同名时，gcc命令会使用哪个库文件呢？

（1）删除.c和.h外的所有文件，恢复我们刚刚编译完举例程序状态

• 输入命令rm -f hello hello.o /usr/lib/libmyhello.so删除.c和.h外的所有文件
• 然后运行ls命令显示此时目录中的所有文件
  
  (2)输入下列命令创建静态库文件libhello.a和动态库文件libhello.so
  

（3）使用函数库hello生成目标文件hello并运行

• 生成目标文件hello
  
• 运行程序hello
  
  运行报错，说明当静态库和动态库同名时，gcc 命令将优先使用动态库，默认去连接/usr/lib中的动态库，将文件libhello.so复制到目录/usr/lib可解决该问题

三. 编译参数解析

命令	解析
-shared	指定生成动态连接库
-fPIC	表示编译为位置独立的代码，达到代码的真正共享
-L.	表示要连接的库在当前的目录中
-l	链接文件。用-l的方式指定库名时， 会自动添加lib前缀 及.a/.so后缀
LD_LIBRARY_PATH	这个环境变量指示动态连接器可以装载动态库的路径,如果有 root 权限的话，可以修改/etc/ld.so.conf 文件，然后调用 /sbin/ldconfig 来达到；如果没有 root 权限，只能采用输出 LD_LIBRARY_PATH 的方法
ldd	列出动态库依赖关系

调用动态库的时候会经常碰到，明明已经将库的头文件所在目录 通过 “-I”include 进来了，库所在文件通过 “-L”参数引导，并指定了“-l”的库名，但通过 ldd 命令察看时，却找不到指定链接的 so 文件，这时要通过修改LD_LIBRARY_PATH或者/etc/ld.so.conf文件来指定动态库的目录，就能解决库无法链接的问题

四. 实例

详细过程参照hello程序过程

实例一

1. 创建作业目录并生成所需文件

• 创建一个test2目录，然后创建四个文件A1.c、A2.c、A.h、test.c
  

2. 写入代码

/*A1.c*/
#include<stdio.h>
void print1(int arg)
{
	printf("A1 print arg:%d\n",arg);
}

/*A2.c*/
#include<stdio.h>
void print2(char *arg)
{
	printf("A2 printf arg:%s\n",arg);
}

/*A.h*/
#ifndef A_H
#define A_H
void print1(int);
void print2(char *);
#endif

/*test.c*/
#include<stdio.h>
#include"A.h"
int main()
{
	print1(1);
	print2("test");
	exit(0);
}

3. 静态库.a文件的生成与使用

4. 动态库.so文件的生成与使用

• 同时也可以使用gcc -o test test.c -L. -lname来使用相应库文件，其中
  -L：表示在当前目录下，可自行定义路径path，即使用-Lpath
-lname：name表示对应库文件的名字（除开lib），即若使用libafile.a，则name为afile；若要使用libsofile.so，则name为sofile

实例二

详细过程参照hello程序过程

1. 创建作业目录并生成所需文件

• 创建一个test3目录，然后创建四个文件sub1.c、sub2.c、sub.h、main.c
  

2. 写入代码

• 用touch命令创建文件，nano命令打开文件，然后写入代码
  

/*sub1.c*/
float x2x(int x,int y)
{
	float r;
	r=x+y;
	return r;
}

/*sub2.c*/
float x2x(int x,int y)
{
	float r;
	r=x*y;
	return r;
}

/*sub.h*/
#ifndef SUB_H
#define SUB_H
float x2x(int x,int y);
float x2y(int x,int y);
#endif

/*main.c*/
#include
#include"sub.h"
int main()
{
    int x,y;
    x=2;
    y=3;
    printf("x+y=%f\n",x2x(x,y));
    printf("x*y=%f\n",x2y(x,y));
    return 0;
}

3. 静态库.a文件的生成与使用

4. 动态库.so文件的生成与使用

五. 总结

做完整个过程后，发现静态库和动态库的生成与使用其实还是比较容易的，静态库在运行可执行文件时，静态库是在可执行文件内部，即使删除静态库后程序还是能够运行，而动态库在运行可执行文件时，可执行文件需要与动态库相链接起来才能运行，所以当动态库被删除后程序无法运行，这就是静态库和动态库的区别~文章仅供参考，若有纰漏之处，欢迎大家斧正(●’◡’●)

参考文献

gcc生成静态库.a和动态库.so
Linux下出现permission denied的解决办法
静态库 - 百度百科