1.静态库的制作

命名规则:在Linux下以libxxx.a为命名,lib(library)前缀是固定的,代表这是个库。
制作静态库分为两步:

  • gcc获得.o文件
    一般源程序经过预处理完成头文件和宏的展开,通过编译生成汇编代码.s文件,通过汇编生成目标代码.o文件(里面是一些看不懂的机器代码)。完成了上面的三个步骤,就可以获得.o文件。
//fun1.c
void fun1(void) {
	printf("this is fun1!\n");
}

//fun2.c
void fun2(void) {
	printf("this is fun2!\n");
}

//head.h
#include<stdio.h>
void fun1(void);
void fun2(void);

建立fun1.c文件、fun2.c文件、head.h文件,内容都非常简单。

通过gcc -c fun1.c fun2.c代码可以生成o文件。-c是gcc编译器的编译选项,表示编译、汇编指定的源文件,但是不进行链接。

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  • 将.o文件打包,使用ar工具(archive)
ar rcs libxxx.a xxx.o xxx.o

命令行中rcs代表的意义。

r - 将文件插入备存文件(库)中

c - 建立备存文件

s - 索引

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可以看出已经生成了libtest.a静态库文件。

2.静态库的使用

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将生成的.o文件和原来的.c文件都删除调,只剩下库文件和头文件,还有一个测试.c文件。一般情况下,使用库文件都需要配套的头文件,方便我们或其他人得知这个库究竟有什么函数可以使用。test文件代码如下所示,就是在使用库文件里面的函数。

//test.c
#include<stdio.h>
#include "head.h"

int main(){
        //test
        fun1();
        fun2();
        fun1();
        return 0;
}
~

对test源文件进行gcc编译,提示找不到库函数fun1和fun2。这是因为我们并没有链接静态库,所以编译器找不到函数的定义。

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gcc test.c -o test -l test -L ./

其中,-l表示在程序编译的时候,指定使用的库,这里的名字是test,不包含前面的lib单词;-L表示指定编译的时候,搜索库的路径,./代表当前目录。

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可以看到已经生成了绿色的可执行文件,输入./tset执行文件,可以看到正常输出。

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3.动态库的制作

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这里的fun1.c、fun2.c、head.h和前面是一样的,都是输出一句话。通过代码gcc -c -fpic fun1.c fun2.c生成不带位置的.o文件。可以看到下面生成fun1.o、fun2.o文件。

其中-c表明编译、汇编指定的源文件,但是不进行链接;-fpic表明生成与位置无关的代码;

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接着通过命令gcc -shared fun1.o fun2.o -o libtest.so,以刚好生成的.o文件生成动态库文件。

其中-shared表明生成共享目标文件(动态库),-o表明了目标文件的名字和类型。

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4.动态库的使用

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建立一个新的文件夹test,将动态库、头文件、测试主函数文件都放在里面,主函数内容也很简单。

//test.c
#include<stdio.h>
#include "head.h"

int main(){
        //test
        fun1();
        fun2();
        fun1();
        return 0;
}
~

对test源文件进行gcc编译,提示找不到库函数fun1和fun2。这是因为我们并没有指定动态库,所以编译器找不到函数的定义。

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gcc test.c -o test -l test -L ./

其中,-l表示在程序编译的时候,指定使用的库,这里的名字是test,不包含前面的lib单词;-L表示指定编译的时候,搜索库的路径,./代表当前目录。

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可以看到已经生成了绿色的可执行文件,输入./tset执行文件,出现了新的错误,加载共享库时,不能打开这个库。

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通过ldd(list dynamic dependencies)命令检查动态库依赖关系,可以看到test源程序依赖4个动态库,其他三个库都有对应的绝对地址,就是第二行我们自己生成的动态库显示not found,这也就对应了前面的错误,它找不到这个动态库的位置。

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编译的时候,主程序仅仅只是知道动态库的名字,而不知道动态库具体地址。当程序启动后,使用到动态库中的函数时,动态库就会被动态加载到内存当中去。这就和静态库就有所区分,静态库是链接时代码全都打包到可执行程序中,在编译期就完成了全部工作。在动态库的加载中,需要系统的动态载入器(ld-linux-x86-64.so)去获得其绝对路径,就是上面那个第四行。

它先后搜索文件的DT_RPATH段、环境变量LD_LIBRART_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。我们在安装某些软件时,会设置环境变量,实际上就是让软件可以利用系统上的动态库。

一般情况下DT_RPATH段都不可更改,所以都是在环境变量这里设置。

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通过pwd命令查找该文件夹的绝对路径为/home/fan/Desktop/Linux/test

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/fan/Desktop/Linux/test

通过上述命令,将自制动态库的绝对路径加入到环境变量中。export 命令用于设置或显示环境变量。在 shell 中执行程序时,shell 会提供一组环境变量。export 可新增,修改或删除环境变量,供后续执行的程序使用。

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通过ldd命令观察,可以发现Libtst.so动态库已经不再是not found。

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执行一下,可以正常运行。就是源文件忘记加换行符了。

5.静态库和动态库的区别

静态库:GCC进行链接时,会把静态库中的代码打包到可执行程序中,称为静态链接方式;
动态库:GCC进行链接时,动态库的代码不会打包到可执行程序中,只复制一些关键信息,称为动态链接方式。

静态库的优点:

  • 静态库被打包到可执行程序中,加载速度快;
  • 发布程序无需提供静态库,移植方便;

静态库的缺点:

  • 消耗系统资源,浪费内存;
  • 更新、部署、发布麻烦;

动态库的优点:

  • 可以实现进程间资源共享;
  • 更新、部署、发布简单;
  • 可以控制何时加载动态库;

动态库的缺点:

  • 加载速度比静态库慢;
  • 发布程序需要提供依赖的动态库;

可以发现优点与缺点是相互对应的,因为静态库是直接打包到程序的,所以加载速度快,但与之同时,有100个程序就有100个静态库代码,带来的缺点就是浪费内存。因为是直接打包的,所以移植非常方便,但也意味着修改库的内容,就得重新编译整个程序。