静态库与动态库详细剖析

技术交流QQ群:1027579432，欢迎你的加入！

欢迎关注我的微信公众号：CurryCoder的程序人生

1.库的介绍

• 库是什么？
  • 二进制文件；
  • 将源代码(.c或.cpp文件)变成二进制格式的源代码；
  • 加密操作(只能使用，无法知道源代码是什么)；
• 库制作出来后，如何给用户使用？
  • 头文件(include文件夹中)；
  • 制作出来的库(lib文件夹中)；
• 库的分类：
  • 静态库：静态库在程序编译时会被连接到目标代码中，程序运行时将不再需要该静态库。.lib后缀(windows系统)、.a(Linux系统)
  • 动态库：动态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，因此在程序运行时还需要动态库存在。.dll后缀(windows系统)、.so(Linux系统)

2.静态库的制作和使用

• 命名规则：libtest.a
  • lib
  • xxx：库的名字
  • .a
• 制作步骤：
  • 原材料：源代码.c或.cpp
  • 将.c文件生成.o：gcc a.c b.c -c
  • 将.o打包(archive)：ar rcs 静态库的名字　原材料。例如:ar rcs libtest.a a.o b.o
  • 将include(里面存放head.h文件)和lib文件夹(里面存放libtest.a文件)发送给程序的使用者即可。
• 静态库的使用：
  • gcc 测试程序 -I 头文件路径 -L 指定静态库的路径 -l 静态库的名字 -o 可执行程序的名字.例如：gcc demo.c -I ./include/ -L ./lib/ -l mycalc -o app
  • -L:指定静态库的路径
  • -l:指定静态库的名字(去掉lib和.a)

3.动态库的制作和使用

• 命令规则：libxxx.so
• 制作步骤：
  • 将源文件(.a和.c)生成.o：gcc a.c b.c -c -fpic(或fPIC)
  • 打包：gcc -shared -o libxxx.so a.o b.o
• 动态库的使用：
  • 头文件(例如:head.h)
  • 动态库(例如:libtest.so)
  • 参考头文件中的函数声明编写测试程序main.c
  • gcc main.c -I ./include -L ./lib/ -l test -o demo

4.解决动态库加载失败的问题

动态库加载失败.png

• 对于elf格式(gcc编译后生成的可执行程序的文件格式)的可执行程序，是由ld-linux.so*来完成的，它先后搜索elf格式的DT_RPATH段、环境变量LD_LIBRARY_PATH、/ect/ld.so.cache文件列表、/lib、/usr/bin目录找到库文件后将其载入内存中。
  elf文件格式.png
  ld-linux.so*.png
• 如何让系统找到动态库的解决方法：
  • 拷贝自己制作的共享库到/lib或/usr/bin中(不推荐)
  • 使用环境变量
    • 临时设置：

      • 在终端中：输入export LD_LIBRARY_PATH=动态库的路径:$LD_LIBRARY_PATH

        
        临时设置.png
    • 永久设置：
      • 用户级别：
        • ~/.bashrc文件末尾增加：export LD_LIBRARY_PATH=动态库的路径:$LD_LIBRARY_PATH
        • 配置完成：重启终端或source ~/.bashrc
      • 系统级别：
        • /etc/profile文件末尾增加：export LD_LIBRARY_PATH=动态库的路径
        • 配置完成：source /etc/profile
  • /etc/ld.so.cache文件列表
    • 找到一个配置文件/etc/ld.so.conf
    • 把动态库的绝对路径条件到文件中
    • 执行一个命令：sudo ldconfig -v
  • dlopen、dlclose、dlsym

5.静态库与动态库的工作原理与优缺点

静态库工作原理.png

• 静态库优缺点：
  • 优点：
    • 静态库被打包到应用程序中，加载速度快；
    • 发布程序无需提供静态库，移植方便；
  • 缺点：
    • 浪费系统资源，浪费内存；
    • 更新、部署、发布麻烦；
• 动态库(gcc test.c -L./lib -l test -o app):
  • ./app
    • app制作好之后，动态库没有打包到app中；
    • ./app动态库不会被加载，当程序调用动态库中的函数时，动态库才会被加载；
    • 程序运行前会先判断库是否存在；
      • 动态链接器ld.so*需要知道动态库的路径
  • 动态库优缺点：
    • 优点：
      • 可实现进程间的资源共享；
      • 程序升级简单；
      • 程序员可以控制何时加载动态库；
    • 缺点：
      • 加载速度比静态库满；
      • 发布程序需要提供依赖的动态库；