C/C++的静态库与动态库

 

C/C++编程中相关文件后缀（以Linux系统下为例）：

.a:           静态库（archive）

.c/.cpp：  C/C++源程序

.h/.hpp： C/C++源程序的头文件

.i:           经过预处理后的C/C++源程序

.o：        对象文件

.s：        汇编语言代码

.so：      动态链接库

 

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运行。库有两种：静态库（Linux操作系统下是以.a做后缀，Windows操作系统下以.lib做后缀）和动态库（Linux操作系统下是以.so做后缀，Windows操作系统下以.dll做后缀）。

静态库是编译器生成的.o对象文件的集合，静态库另外一个名字叫归档文件(archive),管理这种归档文件的工具叫ar.

 

常用的编译命令(命令行编译C源程序使用gcc，编译C++源程序使用g++，此处以g++编译C++源程序为例)：

假设需要编译的源程序有hello.cpp和world.cpp，则

1. $g++ -Wall hello.cpp                              这是最简单的编译命令，-Wall是 warn all的缩写，即显示在编译过程中的所有警告信息。编译器编译源代码文件生成对象文件.o, 链接对象文件得到可执行文件，并删除对象文件。由于此处未指定可执行程序的文件名，编译器默认输出a.out

2. $g++ -Wall hello.cpp -o hello                   此处使用-o指定输出的可执行文件的名字，-o代表output。

3. $g++ -c -Wall hello.cpp  -o hello              选项-c 表示compile， 指示编译器只完成编译过程生成对象文件，不执行链接过程。

4. $g++ -c -Wall hello.cpp world.cpp            此命令可以一次性生成多个对象文件

5. $g++ -c -Wall hello.cpp world.cpp -o hello 此命令将两个源文件分别编译为对象文件且将其链接为可执行文件hello

6. $g++ -E hello.cpp -o hello.i                      选项-E这是编译器只进行预编译处理

7. $g++ -S hello.cpp   -o hello.s                   此命令生成汇编代码

 

Linux环境下创建并使用静态库：

要创建一个静态库，首先要编译出库中需要的对象文件，则：

1.$g++ -c -Wall hello.cpp world.cpp

指令ar配合参数-crv可以创建一个新库并将之前创建好的对象文件插入。如果库不存在，则参数-r将创建一个新库，并将对象模块添加到归档文件中。下面的命令将创建一个包含上述两个对象文件的名为libhelloworld.a的静态库：

2.$ar -crv libhelloworld.a hello.o world.o   比较大的项目会编写makefile文件来生成静态库。

Linux静态库命名规范，必须是lib[your_library_name].a，其中lib为前缀，中间是静态库名，扩展名为.a

3. Linux下使用静态库，只需要在编译的时候，指定静态库的搜索路径（-L选项），指定静态库名（不需要lib前缀和.a后缀，-l选项）,假设打包生成的libhelloworld.a静态库放在../StatiLibrary目录下，则：

$g++ testStaticLibrary.cpp -L ../StaticLibrary -l helloworld  编译生成可执行文件

 

Linux环境下创建并使用动态库：

1.为什么要使用动态库？ 因为：1.使用静态库会造成空间浪费。2. 静态库对程序的更新，部署和发布带来麻烦，如果静态库libhelloworld.a更新了，所有使用它的应用程序都需要重新编译，发布给用户。

动态库在程序编译时并不会被链接到目标文件中，而是在程序运行时才被载入。不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要一份该共享库的实例，规避了空间浪费问题。

2. 动态链接库的命名形式为lib[your_library_name].so，前缀是lib，后缀是.so。在文件系统中，your_library_name仅是一个链接到实际动态库的链接。对于动态库而言，每个库实际上都有另一个名字给编译器使用，它是一个指向库镜像文件的链接文件lib[your_library_name].so

3. 创建动态库的过程中，首先生成目标文件，此时要加编译器选项-fPIC

$g++ -fPIC -c hello.cpp world.cpp   -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该程序间共享。

4. 生成动态库，此时要加链接器选项-shared

$g++ -shared -o libhelloworld.so hello.o world.o

5. 引用动态库编译成可行文件（跟静态库文件一样）：
$g++ testStaticLibrary.cpp -L ../StaticLibrary -l helloworld

发现报错了！！！那么，在执行的时候是如何定位共享库文件的呢？

1)        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)。

2)        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。

如何让系统能够找到它：

l  如果安装在/lib或者/usr/lib下，那么ld默认能够找到，无需其他操作。

l  如果安装在其他目录，需要将其添加到/etc/ld.so.cache文件中，步骤如下：

n  编辑/etc/ld.so.conf文件，加入库文件所在目录的路径

n  运行ldconfig ，该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

我们将创建的动态库复制到/usr/lib下面，然后运行测试程序。