C++ 运行时库和静态库链接

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1、运行时库

在 C++ 编译中，/MT、/MTd、/MD 和 /MDd 是常用的编译选项，用于控制程序与运行时库（CRT，C Run-Time Library）的链接方式以及多线程支持。不同的选项决定了程序如何使用运行时库以及是否包含调试信息。

1.1、/MT (多线程)

(1) 含义： 此选项表示使用多线程的静态运行时库链接。
(2) 运行时库链接方式： 使用静态库链接。编译器会将 CRT 的代码直接编译进生成的可执行文件或库中。这样生成的可执行文件在运行时不依赖外部的 DLL。
(3) 使用场景： 适合不希望用户在运行程序时依赖外部 DLL 的场景，通常用于分发单一的可执行文件而无需额外的库文件。
(4) 缺点： 每个使用静态链接的可执行文件或库都会有独立的 CRT 副本，增加了可执行文件的大小。如果应用程序中的多个模块使用了不同的 CRT 副本，可能会导致运行时行为不一致的问题。

1.2、 /MTd (多线程调试)

(1) 含义： 此选项表示使用多线程的静态运行时库链接，并包含调试信息。
(2) 运行时库链接方式： 类似于 /MT，但包含调试符号和额外的调试信息（如内存泄漏检查等）。
(3) 使用场景： 在调试环境中使用，便于跟踪问题、定位内存错误等。适用于调试静态链接程序时。
(4)缺点： 编译后的程序会比使用 /MT 更大，主要因为包含了调试信息。

1.3、/MD (多线程DLL)

(1) 含义：此选项表示使用多线程的动态运行时库链接。
(2) 运行时库链接方式：使用动态链接库（DLL）链接，生成的可执行文件运行时会依赖于 MSVCRT.DLL 或其对应的版本。CRT 不直接编译进可执行文件，而是通过外部 DLL 在运行时加载。
(3) 使用场景：适用于希望减少程序大小并共享系统中的运行时库的场景。动态链接可以减少多个程序同时运行时的内存占用，因为它们共享同一 CRT 副本。适用于大型项目或需要频繁更新运行时库的场景。
(4) 缺点：程序需要依赖外部的 DLL 文件。如果目标系统中没有安装正确的 CRT 版本，可能会导致运行错误。

1.4、 /MDd (多线程调试DLL)

(1) 含义：此选项表示使用多线程的动态运行时库链接，并包含调试信息。
(2) 运行时库链接方式：与 /MD 类似，但生成的可执行文件会链接到包含调试信息的 CRT DLL。主要用于开发阶段，方便调试程序中的运行时问题。
(3) 使用场景：适用于调试阶段的动态链接程序，允许开发者在动态库中调试运行时错误和内存问题。
(4) 缺点：和 /MD 一样，依赖外部的 DLL 文件，并且生成的调试版本的程序会显著增大。

总结：

• /MT：静态多线程运行时库，独立可执行文件，适合不依赖外部 DLL 的场景。
• /MTd：静态多线程调试运行时库，带调试信息，适合调试时使用。
• /MD：动态多线程运行时库，依赖外部 DLL，减少程序大小和内存占用。
• /MDd：动态多线程调试运行时库，带调试信息，适合调试动态链接的程序。

选择哪种选项取决于你是否需要调试信息、是否希望减少程序大小、以及是否允许程序依赖外部的 DLL。

2、静态库链接

2.1、 稳定性和一致性

静态库链接将运行时库直接编译进可执行文件中，确保了程序所依赖的库版本和环境始终一致。在系统开发中，特别是操作系统或底层系统组件，稳定性至关重要。使用静态链接可以避免运行时环境中库版本不一致或缺失的问题，确保程序在各种系统环境下表现一致，不会因为动态库版本差异而引发兼容性问题。

2.2、 减少外部依赖

使用静态库链接后，所有依赖的库都嵌入到生成的二进制文件中，因此运行时不需要外部库的支持。对于操作系统或嵌入式系统开发，这非常重要，因为系统的核心组件通常不能依赖外部库，以确保系统的独立性和可靠性。

在嵌入式设备或资源受限的环境中，外部库可能无法轻易更新或部署，使用静态链接避免了运行时库缺失的风险。

2.3、 安全性

在某些安全要求高的系统中，使用静态库链接可以减少安全漏洞的潜在风险。动态链接库（DLL 或 SO）可以在程序运行时被替换或劫持，存在被恶意库替换的风险。静态链接的二进制文件则减少了动态链接过程中被攻击的可能性，提升了系统的安全性。

2.4、 性能

静态库链接可以略微提升系统性能，因为程序不需要在运行时加载外部动态链接库。动态链接库在加载时会带来额外的开销，尤其是在启动时和函数调用过程中进行符号解析。而静态链接的程序已经在编译时将所有符号解析完成，因此启动速度和调用性能可能更快。

2.5、 部署简便

静态库链接生成的可执行文件是独立的，不需要额外的动态链接库文件。这对于系统开发和部署来说非常方便，尤其是在嵌入式系统或不方便频繁更新的软件环境中，部署一个完整的、无依赖的二进制文件比同时部署多个库文件更简单。

2.6、 适合特定的环境

在某些情况下，系统的目标环境可能没有安装或不支持特定版本的运行时库，而静态链接可以确保程序在这些环境下正常运行。此外，在一些资源受限或无法轻松更新库文件的环境中（例如嵌入式设备、工业控制系统等），静态链接的方式可以更好地满足需求。

2.7、 避免库版本冲突

在使用动态链接时，不同应用程序可能会依赖不同版本的动态库，这可能会引发库冲突问题。而静态链接确保每个应用程序都有自己独立的库副本，避免了不同程序间的版本冲突，提升了系统的整体稳定性。

2.8、 便于调试

静态链接的程序在调试时相对简单，因为所有依赖的库代码都已经编译进程序中。开发者不需要担心外部动态库的符号解析、路径配置等问题，调试和问题追踪更加直观。

总结：

系统开发使用静态库链接是为了确保程序的一致性、稳定性、安全性和性能，避免外部依赖和库版本冲突等问题。这在操作系统、嵌入式系统或其它底层开发中尤其重要。