动态库和静态库

1. 动态库和静态库介绍

1. 静态库（.a）：程序在编译链接的时候把库的代码链接到可执行文件中。程序运行的时候将不再需要静态库。
2. 动态库（.so）：程序在运行的时候才去链接动态库的代码，多个程序共享使用库的代码。
3. 一个与动态库链接的可执行文件仅仅包含它用到的函数入口地址的一个表，而不是外部函数所在目标文件的整个机器码。
4. 在可执行文件开始运行以前，外部函数的机器码由操作系统从磁盘上的该动态库中复制到内存中，这个过程称为动态链接。
5. 动态库可以在多个程序间共享，所以动态链接使得可执行文件更小，节省了磁盘空间。操作系统采用虚拟内存机制允许物理内存中的一份动态库被要用到该库的所有进程共用，节省了内存和磁盘空间。

2. 创建一个静态库

首先，一个静态库里面不能有main函数，原因是与我们自己的冲突。




我们这里写了两个函数方法，一个是累加计算，一个是查看时间戳。

如果我们只把所有的.o文件放在一起，就可以链接使用吗？
我们可以来测试一下：


只要把所有.o文件放在一起就可以链接使用。既然只需要.o文件就可以了，那么如果.o文件多的时候，我们打个包就可以了。

那么该如何打包呢？

ar是gnu归档工具，rc表示(replace and create)。这样就完成了打包。

如果我们想查看静态库中的目录列表，我们可以这样：

t:列出静态库中的文件。v:verbose 详细信息。

我们也可以把这些过程写入makefile里面：

我们知道：当我们用库的时候，我们需要头文件和库文件。那我们怎么在makefile里面写呢？

3. 创建一个动态库

动态库和静态库的思路大致类似：

shared: 表示生成共享库格式。fPIC：产生位置无关码。库名规则：libxxx.so。

那么我们可以把这两个库放在makefile里一起生成：

我们来运行一下：

但是这样会发生错误。原因是：动态库生成的.o文件是和位置无关的，而静态库是和位置有关的。所以当静态库gcc时就会发生冲突，我们可以改一下名字。

运行一下：

4. 如何使用动静态库

4.1 使用静态库

看下面的例子：

我们可以来编译一下：

你会发现找不到这个头文件。原因是：头文件的搜索有两种路径。一种是在当前路径下查找头文件。一种是系统头文件路径下查找。
所以，我们可以把头文件和库文件拷贝到系统路径下。


然后我们在去运行：

还是不行。原因是：我们以前是用的C/C++库编译器是认识的，它会自动链接库。而我们自己的库编译器不认识，需要我们指定链接的第三方库的名称(gcc -l(指定链接的第三方库的名称))。

库的名称是去掉lib和后缀。

但是我们不建议这样做，因为这样会污染我们的系统的库文件和头文件。

我们可以自己指定路径：

-I(大写)的意思是：头文件查找路径
-L的意思是：库文件搜索路径
-l(小写)的意思是：在-L指定的路径下你要链接的是哪一个库

4.2 使用动态库

第一种方法也是一样就是把这些拷贝到系统路径下。

我们来看第二种方法：

为什么这里就不行了呢？原因是：这里的-I和-L的选项是作用于gcc的。这个gcc编译器知道这个库在哪里。但是当我们可执行程序运行的时候，它不知道库在哪里。所以会报错。

解决办法：
第一种：通过导入环境变量的方式。当程序运行时，会在环境变量中(LD_LIBRARY_PATH)查找自己需要的动态库路径。
具体步骤：

这是我们动态库的绝对路径。我们要把这个路径倒进环境变量中。

可以看到这个路径已经成功导入进去了。此时，我们再去运行就是可以的。

但是这里也会有一个问题：就是当我们把shell关闭重新打开，这个环境变量就会消失。我们需要在系统配置文件来做。

这些就是配置文件。当系统读我们自定义的动态库时，除了会在lib64下去找，还会在这些配置文件里找。这里面的配置文件很简单，就是我们的路径。

我们在这里先创建一个测试文件，在这里需要提升一下权限。然后在这个文件中把我们路径写进去。

但是此时你会发现我们的可执行程序还是找不到动态库：

这里的原因是：配置文件还没有生效。我们需要激活一下。也就是让系统把文件加载到内存里。

这样当我们的shell关闭再打开也不会消失。

第二种：通过软链接的方式。

此时，我们再去编译就会方便许多：

我们就不需要去指定库文件的路径了。

此时我们找的就是软链接。

那么为什么动态库会出现这样的问题呢？
这是进程虚拟地址空间，栈是向下增长，堆是向上增长。但是栈和堆两者之间是什么呢？

当我们的可执行程序加载到内存运行时，有些代码是需要跳转到库里运行。既然需要到库里运行，那么我们就要将库加载到内存中。

既然我们的程序要去执行库的代码，系统就会将库通过页表映射到堆栈之间。

这个区域就叫做：共享区。我们的进程是先执行自己的代码，然后遇到库的代码就会去共享区里，运行完成后再回到代码区。

所以，动态库会出现这个情况。原因是：进程运行时，如果要动态加载它所需要的库。前提是需要先找到这个库在哪里？而我们进程在运行时它不知道。