c++静态库和动态库制作方法

静态连接和动态连接

1）静态连接

静态链接：由链接器在链接时将库的内容加入到可执行程序中。

优点：

• 对运行环境的依赖性较小，具有较好的兼容性

缺点：

• 生成的程序比较大，需要更多的系统资源，在装入内存时会消耗更多的时间
• 库函数有了更新，必须重新编译应用程序

2）动态链接

动态链接：连接器在链接时仅仅建立与所需库函数的之间的链接关系，在程序运行时才将所需资源调入可执行程序。

优点：

• 在需要的时候才会调入对应的资源函数
• 简化程序的升级；有着较小的程序体积
• 实现进程之间的资源共享（避免重复拷贝）

缺点：

• 依赖动态库，不能独立运行
• 动态库依赖版本问题严重

3）静态、动态编译对比

系统默认采用动态链接的方式进行编译程序，若想采用静态编译，加入-static参数。

#include
using namespace std;

int main(void)
{
    	int SIZE = 100;
        cout<<"size = "<<SIZE<<endl;
        return 0;
}

编译：

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one$ g++ test.cpp -o test_share
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one$ g++ -static  test.cpp -o test_static

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one$ ls -lh test_static test_share
-rwxrwxr-x 1 lanzi lanzi  17K 2月   1 14:01 test_share
-rwxrwxr-x 1 lanzi lanzi 2.3M 2月   1 14:02 test_static

从上可以看出static链接的文件占用存储更大。

静态库的制作和使用

静态库可以认为是一些目标代码的集合，是在可执行程序运行前就已经加入到执行码中，成为执行程序的一部分。

按照习惯,一般以“.a”做为文件后缀名。静态库的命名一般分为三个部分：

• 前缀：lib
• 库名称：自己定义即可
• 后缀：.a

所以最终的静态库的名字应该为：libxxx.a

1）静态库的制作

步骤1：将c源文件生成对应的.o文件

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ cat add.cpp
int add(int a,int b)
{
        return a+b;
}
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ cat sub.cpp
int sub(int a,int b)
{
        return a - b;
}

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ g++ -c add.cpp -o add.o
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ g++ -c sub.cpp -o sub.o

步骤2：使用打包工具ar将准备好的.o文件打包为.a文件 libtest.a

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ ar -rcs libtest.a add.o sub.o
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ ls
add.cpp  add.o  libtest.a  sub.cpp  sub.o

2）静态库使用

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ cat test.cpp
#include
using namespace std;

int add(int a,int b);
int sub(int a,int b);


int main()
{
        cout<<add(10,20)<<endl;
        cout<<sub(10,20)<<endl;
        return 0;
}

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ ar -rcs libtest.a add.o sub.o
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ ls
add.cpp  add.o  libtest.a  sub.cpp  sub.o
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ vim test.cpp
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ g++ test.cpp -L ./ -ltest -o test
-L：表示要连接的库所在目录
-I./: I(大写i) 表示指定头文件的目录为当前目录
-l(小写L)：指定链接时需要的库，去掉前缀和后缀

动态库制作和使用

共享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。

动态库在程序运行是才被载入，也解决了静态库对程序的更新、部署和发布页会带来麻烦。用户只需要更新动态库即可，增量更新。

按照习惯,一般以“.so”做为文件后缀名。共享库的命名一般分为三个部分：

• 前缀：lib
• 库名称：自己定义即可
• 后缀：.so

所以最终的动态库的名字应该为：libxxx.so

1）动态库制作

步骤一：生成目标文件，此时要加编译选项：-fPIC（fpic）

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ g++ -fPIC -c add.cpp
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ g++ -fPIC -c sub.cpp
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ ls
add.cpp  add.o  sub.cpp  sub.o  test.cpp

参数：-fPIC 创建与地址无关的编译程序（pic，position independent code），是为了能够在多个应用程序间共享。

步骤二：生成共享库，此时要加链接器选项: -shared（指定生成动态链接库）

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ g++ -shared add.o sub.o -o libtest.so
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ ls
add.cpp  add.o  libtest.so  sub.cpp  sub.o  test.cpp

步骤三: 通过nm命令查看对应的函数

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ nm libtest.so | grep add
00000000000010f9 T _Z3addii

ldd查看可执行文件的依赖的动态库

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/static_make$ ldd test
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffebe16e000)
        libstdc++.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 (0x00007f1dec772000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f1dec580000)
        libm.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6 (0x00007f1dec431000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f1dec96a000)
        libgcc_s.so.1 => /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1 (0x00007f1dec416000)

2）动态库测试

引用动态库编译成可执行文件（跟静态库方式一样）

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ g++ test.cpp -L ./ -I./ -ltest
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ ls
add.cpp  add.o  a.out  libtest.so  sub.cpp  sub.o  test.cpp
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ ./a.out
./a.out: error while loading shared libraries: libtest.so: cannot open shared object file: No such file or directory
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$

可以看见报错了。

• 当系统加载可执行代码时候，能够知道其所依赖的库的名字，但是还需要知道绝对路径。此时就需要系统动态载入器(dynamic linker/loader)。
• 对于elf格式的可执行程序，是由ld-linux.so*来完成的，它先后搜索elf文件的 DT_RPATH段 — 环境变量LD_LIBRARY_PATH — /etc/ld.so.cache文件列表 — /lib/, /usr/lib目录找到库文件后将其载入内存。

3）如何让系统找到动态库

• 拷贝自己制作的共享库到/lib或者/usr/lib(不能是/lib64目录)
• 临时设置LD_LIBRARY_PATH：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径

永久设置,把export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径，设置到~/.bashrc或者 /etc/profile文件中

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/lanzi/cpp_study/work_one/test_dynamic

使环境变量生效

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ vim ~/.bashrc
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ source ~/.bashrc
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ ./a.out

lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ vim ~/.bashrc
lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ ./a.out
30
-10

• 将其添加到 /etc/ld.so.conf文件中

编辑/etc/ld.so.conf文件，加入库文件所在目录的路径

运行sudo ldconfig -v，该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

• 使用符号链接， 但是一定要使用绝对路径

  lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ sudo ln -s /home/lanzi/cpp_study/work_one/test_dynamic/libtest.so /lib/libtest.so
  [sudo] password for lanzi:
  lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$ ./a.out
  30
  -10
  lanzi@lanzi:~/cpp_study/work_one/test_dynamic$