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Linux中动态库和静态库

发表于 分类于

Linux基础(8):Linux中静态库和动态库

静态库和动态库的制作、 使用、 处理动态库链接问题等

库文件，简单说就是源文件(.c/.cpp)转换为二进制文件。

采用库文件的目的

  • 简化工程的源文件数量，生成库文件之后是不需要再去维护的。
  • 开发者处于保护知识产权的目的

拥有库文件之后，同时还要有库的API声明(头文件)，添加头文件到项目中，使用其API

静态库

  • 静态库的生成

    • 生成汇编文件
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    #得到-o的汇编文件
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ gcc -c add.c sub.c
    • 打包汇编文件
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    #rcs参数必须带，库的命名遵循libXXX.a的规则
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ ar rcs libcal.a add.o sub.o
    • 将声明文件和库文件放在一起

    此示例中，是将head.h和libcal.a文件共同发布给使用者

    操作示例

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#准备相关文件，head.h   add.c  sub.c  main.c  
#head.h中声明add函数，sub函数。
#add.c&sub.c中实现相关功能
#main.c中调用add和sub函数

#head.h文件
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ cat head.h
#ifndef _HEAD_H
#define _HEAD_H

//加法
int add(int a, int b);

//减法
int sub(int a, int b);
#endif

#add.c文件
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ cat add.c
#include <stdio.h>
#include "head.h"

int add(int a, int b)
{
	return a+b;
}

#sub.c文件
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ cat sub.c
#include <stdio.h>
#include "head.h"

int sub(int a, int b)
{
	return a-b;
}

#main.c文件
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ cat main.c
#include <stdio.h>
#include "head.h"

int main()
{
   int a= 10;
   int b= 10;

   printf("a+b=%d\n",add(a, b));
   printf("a-b=%d\n",sub(a, b));
 return 0;
}
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ tree
.
├── add.c
├── head.h
├── main.c
└── sub.c

0 directories, 4 files

#执行汇编指令 -c
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ gcc -c add.c sub.c
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ ls
add.c  add.o  cal  head.h  main.c  sub.c  sub.o

#打包得到静态库
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ ar rcs libcal.a add.o sub.o
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/d$ ls
add.c  add.o  cal  head.h  libcal.a  main.c  sub.c  sub.o

  • 静态库的使用

    • 关键语法
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    #gcc命令下指定库文件地址， 指定库文件名称（名称掐头去尾）
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/e$ gcc main.c -o cal -L ./ -l cal
    # -L指定搜索库的路径， -l指定库的名称

    操作示例

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    #将发布的静态库文件和头文件放在一个文件夹中，再放入需要执行的程序main.c
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/e$ ls
    head.h  libcal.a  main.c

    #尝试直接编译程序，会报找不到函数实现的错误
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/e$ gcc main.c -o cal
    /usr/bin/ld: /tmp/ccTynhSq.o: in function `main':
    main.c:(.text+0x25): undefined reference to `add'
    /usr/bin/ld: main.c:(.text+0x47): undefined reference to `sub'
    collect2: error: ld returned 1 exit status

    #gcc命令下指定库文件地址， 指定库文件名称（名称掐头去尾）
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/e$ gcc main.c -o cal -L ./ -l cal
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/e$ ls
    cal  head.h  libcal.a  main.c

    #顺利生成并执行
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/e$ ./cal
    a+b=20
    a-b=0

动态库

  • 动态库的制作&发布

    基本语法

    同静态库一样，依然是先准备需要发布的文件

    之后执行汇编，再进行打包操作

    关键点

    汇编时加入-fpic参数，表明与位置无关，之后才能进一步生成动态库

    打包时，-shared参数，表明是动态库类型

    linux下动态库，统一格式libXXX.so

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    #汇编命令
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ gcc -c -fpic add.c sub.c

    #打包操作
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ gcc -shared add.o sub.o -o -libcal.so

    操作示例

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    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ ls
    add.c   head.h    main.c  sub.c 
    #执行汇编后
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ gcc -c -fpic add.c sub.c
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ ls
    add.c  add.o head.h  main.c  sub.c  sub.o
    #执行打包操作后
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ gcc -shared add.o sub.o -o -libcal.so
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ ls
    add.c  add.o head.h  libcal.so  main.c  sub.c  sub.o

    发布时将head.h和libcal.so两个文件均发布出去.

  • 动态库的调用方式

    基本语法

    编译使用含有动态库的文件时，同静态库类似，需要指明库的路径以及名称

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    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ gcc main.c -o cal -L./ -l cal
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ ls
    add.c  add.o  cal  head.h  libcal.so  main.c  sub.c  sub

    #但是实际运行时，动态库会报错
    gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ ./cal
    ./cal: error while loading shared libraries: libcal.so: cannot open shared object file: No such file or directory

处理动态库链接不到问题

常用的办法

首先明确，链接时是由动态链接器来寻找库文件，其搜寻路径如下

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1.可执行文件内部的 DT_RPATH 段
2.系统的环境变量 LD_LIBRARY_PATH
3.系统动态库的缓存文件 /etc/ld.so.cache
4.存储动态库 / 静态库的系统目录 /lib/, /usr/lib 等

所以要保证，我们的库文件能在这四个途径之一中被动态链接器找到。

丙哥的文章中(链接附于文末)提供了三种方案，针对2.3.4的途径进行设置，我偷个懒仅以第三种方案为例来进行测试。实际情况中，这种方式较差，软链接要优于该方案，因为软链接在库更新后，是无需变动的，而拷贝方案则需要重新拷贝获得最新库文件。

操作示例

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#采用拷贝库文件的方式来解决，面向途径四来修改
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ ./cal
./cal: error while loading shared libraries: libcal.so: cannot open shared object file: No such file or directory
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ cp ./libcal.so /usr/lib/libcal.so
cp: 无法创建普通文件'/usr/lib/libcal.so': 权限不够
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ sudo cp ./libcal.so /usr/lib/libcal.so
[sudo] gao 的密码： 

#实际执行可运行程序前，先用ldd命令，查看动态库是否已经得到地址。若显示not found 则需要更改配置
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ ldd cal
	linux-vdso.so.1 (0x00007ffeccf6e000)
	libcal.so => /lib/libcal.so (0x00007fdf8d77e000)
	libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fdf8d58c000)
	/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fdf8d79b000)

#修改后，成功运行
gao@gao-VirtualBox:~/桌面/test/f/d$ ./cal
a+b=20
a-b=0

优缺点

  • 静态库

优点

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1.直接封装进程序，无需额外的库文件，移植方便
2.相比较于动态库，加载速度快

缺点

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2
1.多个程序之间都利用该静态库时，都要保存一份代码，空间浪费
2.当库文件更新，项目需要重新编译，生成最新的程序，时间浪费
  • 动态库

优点

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1.多个文件同时共享，节省空间资源
2.程序运行时被加载，更新库文件无需重新编译

缺点

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1.运行时被加载，速度相较于静态库慢
2.发布程序时，需要额外发布动态库文件，配合使用。

感谢丙哥:https://subingwen.cn/linux/library/