Linux动静态库

Linux动静态库_第1张图片

文章目录

    • 1. 静态库
    • 2. 动态库
    • 3. 动态库的加载

本章代码gitee仓库:动静态库

1. 静态库

Linux开发工具gcc/g++篇,此篇文章讲过动静态库的基本概念,不了解的可以先看一下这篇文章。

现在我们先来制作一个简单的静态库

mymath.h

#pragma once

#include

extern int meyerrno;
int add(int x,int y);
int sub(int x,int y);
int mul(int x,int y);
int div(int x,int y);

mymath.c

#include"mymath.h"

int myerrno = 0;
int add(int x,int y)
{
  return x+y;
}
int sub(int x,int y)
{
  return x-y;
}
int mul(int x,int y)
{
  return x*y;
}
int div(int x,int y)
{
  if(y == 0)
  {
    myerrno = -1;
    return -1;
  }
  return x/y;
}

我们要是想把我们这个方法提供给不然用,2种方法

  1. 直接将源文件给别人

  2. 将源代码打包成库 -> 库+.h文件

    这里头文件是是必须要给的,这个头文件就相当于我们库的一份说明书

别人要使用我们的方法,其就是将我们的这个.c文件全部编译成.o,然后链接起来形成可执行,现在我们不给源文件,我们自己先编译成.o,然后全部打包给人家,人家就只需要编译自己的.c文件,然后结合我们这个打包文件即可

指令ar -rc lib.o test1.o test2.o将编译好的.o文件打包起来

这时候就已经将库打包好了,要将其发布,我们只需再包装一下即可

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将这个打包好的库,使用一下

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我们这里包含完整路径,告诉这个头文件在哪儿,但一般我们都是直接包含头文件的名称,不会带上路径

#include"mymath.h"
int main()
{
    printf("1+1=%d\n",add(1,1));
    return 0;
}

但是这样的话,编译就不通过了,找不到这个头文件

在gcc中,它会在当前目录和系统里面搜索,这个当前目录指的是和源代码在同一级目录下

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我们可以采用gcc main.c -I ./lib/include,告诉gcc去这个路径里面找我们的头文件

这里的路径不需要再跟上我们的mymath.h,因为我们代码中已经包含了

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再继续编译,这里没有报找不到头文件的错误,而是报的的是链接错误

这里我们可以测试一下,让他生成目标文件,不进行链接,这里是没有问题的

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这是因为找不到我们打包好的静态库,这个原因也是gcc只会去默认的库路径或者是当前目录找库。

所以我们还要带上gcc main.-I ./lib/include/ -L ./lib/mymathlib/,告诉gcc去这个路径找,执行发现,还是错误

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报错还是一样,这里是因为我们并没告诉gcc,要链接哪个库,我们后面还要跟上gcc main.c -I ./lib/include/ -L ./lib/mymathlib/ -l mymath

小写-l后面简易紧跟库名称,库的真实名称是去掉前缀,去掉后缀

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这些选项带着看着有点冗余,我们之前写的代码是纯C的代码,gcc能在系统中找到这些动静态库。

而我们现在用的库,属于第三方库,所以要带上这些选项,如果想这样做,我们可以将这个库的头文件拷贝到系统的include,将库文件拷贝到系统的lib64目录中,然后指定-l编译,如果不想这样,我们可以建立软链接

Tips:

我们这里写的库中,对除零错误进行了判定

printf("11/0 = %d errno = %d\n",div(11,0),myerrno);

这段代码的myerrno并没有改变,这是因为传参是从右向左传递的,传递myerrno的时候,div函数还未调用,所以myerrno没有改变

当我们链接完毕之后,可采用指令ldd a.out查看所依赖的动态库,这里却并没有mymath.c

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gcc默认动态链接,我们这里只提供了静态库,所以gcc只能对这个库进行静态链接。

这里动静态库都链接了,这也说明,如果需要gcc可以同时链接多个动静态库

接下来我们将我们的库文件拷贝到系统路径

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然后不带上IL这些选项,编译发现,并没有出现找不到头文件的错误,出现的是链接错误

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还是需要链接gcc main.c -lmymath

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我们上面的对库进行拷贝,本质上就是对这个三方库进行安装,所谓的下载,就是在系统路径下去掉这个库。

这里第三方库,必须要指明库名称!

当然,这里并不是很建议将自己写的库安装到系统路径,我们也可以采用软连接的方式

sudo ln -s /home/Pyh/linux/study/lib_11_15/test/lib/include /usr/include/myinc
sudo ln -s /home/Pyh/linux/study/lib_11_15/test/lib/mymathlib/libmymath.a /lib64/libmymath.a

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这两种方式都可以,但是对于第三方库,我们还是需要安装他们都说明书来进行安装

2. 动态库

不管是形成动态库还是静态库,第一步都是先将源文件生成目标.o文件

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采用指令:

gcc -fPIC -c myprint.c
gcc -fPIC -c mylog.c

然后将其打包,ar指令是专门打包静态库的。形成动态库直接采用的是gcc

gcc -shared -o libmymethod.so *.o

生成可执行程序就是将所有的.o文件链接,可是我们的这两个.o里面并没有main函数,都是提供的方法,所以要跟上shared,表示生成共享库(动态库)

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这里形成的动态库是有可执行权限的,而静态库是没有的

静态库是提供源代码的,在形成可执行的时候,它的作用就是将需要的内容拷贝过去,并不会加载到内存

对于动态库来说,它要和可执行程序产生关联,当可执行程序运行时,要访问动态库的内容,要跳转到动态库,那么动态库就必须加载到内存当中,所以要有可执行权限

我们可以使用Makefile一次性生成我们的动静态库

dynamic-lib=libmymethod.so
static-lib=libmymath.a

.PYONY:all
all:$(dynamic-lib) $(static-lib)

$(static-lib):mymath.o
	ar rc $@ $^
mymath.o:mymath.c
	gcc -c $^

$(dynamic-lib):mylog.o myprint.o
	gcc -shared -o $@ $^
mylog.o:mylog.c
	gcc -fPIC -c $^
myprint.o:myprint.c
	gcc -fPIC -c $^

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

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

这个单独使用静态库还是和上面一样,就不做演示了。我们来使用动态库看看,方法也是一样

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生成可执行程序没有问题,但是运行的时候报错了。

我们先看一下依赖的动态库ldd a.out

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发现这里是not found,我们在file a.out看一下,这个程序是使用共享库的

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那么问题就是出现在了这个not found

我们这里是动态库,我们只是告诉了编译器,这个库的路径在哪里。可是动态库是要加载到内存的,系统的加载器并不知道它在哪儿。

这也可以想静态库一样,直接安装到系统路径下,这里就不演示了。

  • 方法1:拷贝到默认库路径

  • 方法2:建立软链接

    sudo ln -s /home/Pyh/linux/study/lib_11_15/test/mylib/lib/ /lib64/libmymethod.so
    

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  • 方法3:将自己库所在的路径,添加到系统环境变量LD_LIBRARY_PATH

    export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/Pyh/linux/study/lib_11_15/test/mylib/lib
    

    image-20231116192936219

    如果重新登录,那么这个配置的环境变量就失效了,要是想长久有效,可以将其添加到系统启动时候的脚本里面~/.bash_profile

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  • 方法4:在目录/etc/ld.so.conf.d里面,加上后缀位.conf的路径文件,然后ldconfing即可(需要root权限)

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    这里不用添加库名字,因为我们这个程序在编译的时候,已经知道了库的名字,所以系统知道链接哪个库

其实在实际情况下,我们用的库都是别人成熟的库,都采用直接安装到系统当中

推荐库ncurses,这个是基于终端的,可提供一些图形化界面的库

3. 动态库的加载

  1. 动态库在程序运行的时候,会被加载到内存当中,而静态库没有;
  2. 创建的动态库被所以的可执行文件动态链接,都要使用,所以动态库也叫共享库。

所以动态库在系统加载之后,会被所有的进程共享。

那这个动态库是怎么加载的呢?

动态库也是文件,文件都是存储在磁盘上。如果我们要执行这个程序需要访问这个库的代码,那么这个库就会加载到内存当中。

而进程访问内存是页表映射的方式,那么这个加载到内存的库,就会映射到页表,然后页表再映射到进程地址空间的共享区里面,这时候代码区要访问这个库,就跳转共享区,拿到要的方法,执行完毕之后再返回代码区。所以在建立映射之后,我们执行的任何代码,都是在进程地址空间中执行的。

一个共享库可以给多个进程使用,而一个进程也可以使用多个共享库,这就说明在系统当中,一定会有多个动态库,操作系统要将这些库管理起来,也是六个字先描述,再组织。所以这个共享库有没有加载到内存当中,操作系统是十分清楚的。

这里还有个问题,动态库中,可能会存在全局变量,例如errno这样的,如果我们的进程将其修改了,会不会影响其他的进程呢?

这肯定是不会的,如果这个进程要修改这个全局变量,就需要对这个变量进行写入,写入的过程会发生写时拷贝。这也是进程为什么具有独立性的一个原因!

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