动态库与静态库_一个静态库如何加载到内存里-优快云博客

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本文深入解析静态链接库与动态链接库的原理、生成过程、使用场景和相关命令，包括静态库与动态库的区别、生成静态库与动态库的方法、链接过程、相关命令nm、ar和ldd的使用，以及如何处理不同位数的程序与库的兼容性问题。

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一，区别

静态链接是指在链接阶段直接把静态库加入到可执行文件中去，这样可执行文件会比较大。

当程序与静态库连接时，库中目标文件所含的所有将被程序使用的函数的机器码被copy到最终的可执行文件中。这就会导致最终生成的可执行代码量相对变多，相当于编译器将代码补充完整了，这样运行起来相对就快些。不过会有个缺点: 占用磁盘和内存空间. 静态库会被添加到和它连接的每个程序中,而且这些程序运行时, 都会被加载到内存中. 无形中又多消耗了更多的内存空间.

动态链接则是指链接阶段仅仅只加入一些描述信息，而程序执行时再从系统中把相应动态库加载到内存中去。

与共享库连接的可执行文件只包含它需要的函数的引用表，而不是所有的函数代码，只有在程序执行时,那些需要的函数代码才被拷贝到内存中。这样就使可执行文件比较小,节省磁盘空间，更进一步，操作系统使用虚拟内存，使得一份共享库驻留在内存中被多个程序使用，也同时节约了内存。不过由于运行时要去链接库会花费一定的时间，执行速度相对会慢一些，总的来说静态库是牺牲了空间效率，换取了时间效率，共享库是牺牲了时间效率换取了空间效率，没有好与坏的区别，只看具体需要了。

静态链接的大致过程如下图所示：

二，生成

静态链接库：
1、编译生成目标文件
gcc -c struct.c
2、创建静态库(仅仅将编译后的文件进行打包)
ar rcs libstruct.a struct.o (顺序不能乱)
3、链接静态链接库，生成可执行文件
gcc main.c -static-L. -lstruct -o main

(main.c必须放在-lstruct之前)

动态链接库：
1、编译成动态链接库
gcc struct.c -fPIC -shared-o libstruct.so

或者

gcc -c struct.c -o struct.o && gcc -shared -fPCI -o libstruct.so struct.o

(-fpic可以生成小而高效的代码，但是不同的处理器中-fpic生成的GOT(Global Offset Table, 全局偏移表)的大小有限制，另一方面，使用-fPIC的话，任何处理器都可以放心使用。在这里，使用-fPIC。(在X86中使用-fpic和-fPIC 没有任何区别))

2、链接动态链接库，生成可执行文件
gcc main.c -L. -lstruct -o main
3、设置库文件的环境路径
1)在bashrc或profile文件里用LD_LIBRARY_PATH定义，然后用source加载。
2)把库路径添加到ld.so.conf文件中，然后用ldconfig加载。
3)ldconfig /home/user/lib，仅能暂时性使用，若下次ldconfig时此目录下的动态链接库就不能被共享
了。

三，相关命令

nm
功能：
列出编入目标文件或二进制文件的所有符号。用途一：查看程序调用什么函数；用途二：查看一个给定的库或目标文件是否提供了所需的函数。
语法：nm [options] file
常用选项：
-C 将符号名转换为用户级的名字。在让C++函数名可读方面特别有用。
-s 当用于.a文件时，输出把符号名映射到定义该符号的模块或成员名的索引。
-u 只显示未定义的符号，即在被检查的文件外部定义的文件。
-l 使用调试信息输出定义每个符号的行号，或未定义符号的重要位项。

ar
功能：将多个.o文件组合到一起成为.a文件。
语法：ar [options] lib*.a *.o
常用选项：
-c 如果存档文件不存在，则创建，并不显示ar发出的警告。
-q 把*.o添加到存档文件末尾而不检查是否进行替换。
-r 向存档文件中插入.o文件，替换已有的任何同名文件，新成员添加到文档末尾。
-s 创建或升级从符号到.a文件之间的交叉索引映射表,并加入到.a文件中。
等价与ranlib [*.a]。执行该命令后，可用nm –s来查看生成的索引。