C++ 静态库、动态库制作和使用

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前言

库文件是计算机上的一类文件，可以简单的把库文件看成一种代码仓库，它提供给使用者一些可以直接拿来用的变量、函数和类。

库是一种特殊的程序，编写库和编写一般程序差别不大，只是库不能单独运行

库文件有两种，一种是动态库(共享库，dll) 一种是静态库（lib），都在链接阶段加入到可执行文件中，区别在于：静态库在程序链接阶段静态库文件内容被复制到程序中，动态库在程序链接阶段没有复制到程序中，而是程序在运行时由系统动态加载到内存中供程序调用。静态中不能再包含其他的静态库和动态库，动态库可以包含其他的动态库和静态库。调用动态库中的函数时，根据函数映射表找到该函数并存入堆栈中，如果程序（也可以是其他程序）对同一函数有多处调用，执行时，这个函数只会有一份拷贝，静态库中的函数有多处调用会保存多个拷贝。

库的好处：1、代码保密，2、方便部署和分发。

一、C++ 静态库

1、静态库的命名规则

• Linux：libxxx.a。lib为前缀，是固定的；xxx是自己起的库的名字；.a为后缀是固定的。
• Windows：libxxx.lib

2、静态库的制作过程

1. gcc -c 编译获得.o文件;
2. 将.o文件打包，使用ar（archive）工具

打包命令：
ar rcs libxxx.a xx.o xx.o
r - 将文件插入备存文件
c - 建立备存文件
s - 索引

3、静态库的使用

通过使用头文件建立函的声明，在编译主函数时，使用以下命令

gcc -o app main.c -I ./头文件路径 -l 静态库名 -L ./静态库路径

二、动态库

1、动态库命名规则

1. Linux：libxxx.so。lib为前缀，是固定的；xxx是自己起的库的名字；.so为后缀是固定的。
2. Windows：libxxx.dll

2、动态库制作过程

3. gcc -c 编译获得.o文件，得到和位置无关的代码，这将改变编译器生成特定操作的代码的方式，包括变量（全局、静态）、常量的访问以及获取函数的地址，这些改变可以让代码运行时放置到任意一个虚拟地址处。动态库在链接阶段不会打包到可执行程序中，而是把动态库的一些信息加载到可执行文件中。
   gcc -c -fpic/fPIC xx.c xxx.c
4. 得到动态库
   gcc -shared xx.o xxx.o -o libxxx.so

3、动态库的使用

通过使用头文件建立函的声明，在编译主函数时，使用以下命令
gcc -o app main.c -I ./头文件路径 -l 动态库名 -L ./动态库路径
单独使用这个命令会报错，找不到动态库路径，报错原因和动态库加载模式有关

4、动态库的加载

1. 通过ldd（list dynamic dependencies）命令可以查看动态库的依赖关系（小知识）
2. 系统加载可执行代码时，需要依赖库的名字以及其绝对路径。系统会通过动态加载器来获取绝对路径。对于 elf （二进制文件）格式的可执行程序，它是由 ld-linux.so 来完成的，他先后搜索 elf 文件的 DT_RPATRH段（位于程序进程的虚拟地址空间中） -> 环境变量（LD_LIBRARY_PATH） -> /etc/ld.so.cache文件列表 -> /lib 或者/usr/lib目录，寻找库文件并将其载入内存。

5、配置环境变量

1. 临时配置环境变量
   export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:我的环境变量绝对路径，$LD_LIBRARY是当然的环境变量。
2. 用户级别环境变量配置
   在用户目录下打开.bashrc文件，在最后追加export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:我的环境变量绝对路径，并通过source .bashrc 或者 . .bashrc 刷新文件
3. 系统级别环境变量配置
   sudo vim /etc/profile 打开配置文件；
   添加export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:我的环境变量绝对路径；
   使用 source /etc/profile 或者 . /etc/profile 刷新文件
4. 修改 /etc/ld.so.cache 文件
   sudo vim /etc/ld.so.conf
   添加export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:我的环境变量绝对路径；
   sudo ldconfig
5. 把.so文件放入/lib 或者 /usr/lib 文件中，但不建议这么做

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总结

静态库
优点：
加载速度更快，发布程序的时候无需移植静态库，移植方便；
**缺点：**消耗系统资源，浪费内存，更新、部署、发布麻烦，静态库文件内容直接被加载到程序文件中，更新时需要重新编译。

动态库的
优点：可以实现进程间的资源共享（不同进程都快访问，共享库）移植方便；更新、部署、发布简单（动态库更新时，不需要从新编译可执行程序文件）；可以控制何时加载动态库（使用时才加载）。
缺点： 加载速度慢，发布程序时需要提供依赖的动态库。