【Linux】动态 / 静态库的生成与使用

动态 / 静态库的概念

Linux系统中，动态库和静态库是编程中常见的两种库文件类型，它们用于在程序开发中共享代码和功能：

静态库

静态库是指 包含了预编译的目标代码的归档文件 ，通常以.a为扩展名。 静态库中的代码在编译时被链接到程序中，因此它们的内容会被完整地复制到生成的可执行文件中。

• 特点

  • 包含了编译后的目标代码。
  • 在编译时会将库中的代码复制到最终的可执行文件中。
  • 可以直接在程序编译时使用。
  • 静态库会增加最终可执行文件的体积。

• 使用方法

  • 在编译链接程序时，需要通过命令行或者构建工具明确指定要链接的静态库文件。

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动态库

动态库是一种在运行时被加载的共享库，通常以.so为扩展名。与静态库不同，动态库的代码并不在编译时被复制到程序中，而是在程序运行时动态加载到内存中。

• 特点

  • 包含共享的目标代码，在程序运行时被加载到内存中。
  • 多个程序可以共享同一个动态库的实例，节省内存。
  • 可以在库更新时不需要重新编译程序。
  • 动态库文件相对较小，不会增加可执行文件的体积。

• 使用方法

  • 在编译链接程序时，需要指定要链接的动态库文件，同时在运行时需要确保系统能够找到这些动态库文件。

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库文件的命名：

libXXX.so / libXXX.a …

库的真实名称：去掉 lib前缀 ，去掉.a- .so-（且包含）后缀，剩余的为库名称

总结

• 静态库 在编译时被链接到程序中，使得程序独立运行，但可能导致可执行文件体积增大。
• 动态库 在程序运行时被加载，可以被多个程序共享，减少了内存占用，但需要确保系统能够找到动态库文件。

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静态库

生成

1. 这里创建一个主文件夹 library 在文件夹内部创建一个my_lib文件夹，用来放所写的库函数，这里用add, sub两个函数

库文件的命名：

add，sub分别是两个简单的加减函数：

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2. 在 library 进行其余代码的编写:

编写makefile文件

src=mytest.c ./my_lib/add.c ./my_lib/sub.c
obj=mytest.o ./my_lib/add.o ./my_lib/sub.o
    
mytest:$(obj)    
    gcc -o $@ $~    
%.o:%.c    
    gcc -c $<    
    
.PHONY:clean    
clean:    
    rm -f *.o mytest 

此时我们有以下文件

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3. 通过将.o文件打包形成静态库

进入my_lib文件夹写Makefile

lib_mymath.a:add.o sub.o    
    ar -rc $@ $^    
%.o:%.c
    gcc -c $<

此时 lib_mymath.a 就是一个 静态库

静态库的本质：将所有的.o文件打包形成库

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4. 为了保证库的保密性：
   再次完善Makefile：
   

lib_mymath.a:add.o sub.o    
    ar -rc $@ $^    
%.o:%.c    
    gcc -c $<    
    
.PHONY:clean    
clean:    
    rm -f *.o lib_mymath.a output

.PHONY:output
output:    
    mkdir output    
    cp -rf *.h output     
    cp lib_mymath.a output    

重新make，再进行output操作

此时查看output中的文件：

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使用

创建一个 caller 文件夹（在my_lib中，与output同级目录），为调用库的调用者：

将 output 给调用者（移动到caller文件夹里），更名为caller_lib

caller下写一段测试代码：

#include "add.h"    
#include "sub.h"    
      
void test()    
{    
    int x = 20;    
    int y = 10;    
    int r1 = my_add(x, y);    
    int r2 = my_sub(x, y);    
    
    printf("add : %d\n", r1);   
	printf("sub : %d\n", r2);    
}    
    
int main()    
{    
    test();    
    return 0;    
}  

运行后会发现：

报错，程序找不到 add.h ，因为系统默认只在统计目录下找头文件，而 add.h / sub.h 都在 caller_lib 文件夹中，所以找不到，这里引入一个指令：

gcc test.c -I./caller_lib -L./caller_lib -l_mymath

这里进行解释：

为什么库名称为 _mymath ?
注意 这里指定的是库的真实名称，及去掉前后缀的名称。

此时执行操作，运行a.out文件，发现正常生成结果，则库的使用没有问题。

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可以将该指令写入caller 的 makefile文件中

不再进行后续演示

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动态库

生成

1. 先执行 make clean 命令，清除之前的部分文件

更改 my_lib 中的 Makefile 文件

 # 动态库实现    
# 形成一个动态链接的共享库    
lib_mymath.o:add.o sub.o                                                               
    gcc -shared -o $@ $^    
    
#产生 .o 目标文件，程序内部的地址方案：与位置无关，库文件可以在内存的任何位置加载，而且不影响和其他程序的关联性
%.o:%.c    
    gcc -fPIC -c $<    
    
.PHONY:clean    
clean:    
    rm -f lib_mymath.so *.o    
    
.PHONY: lib    
lib:    
    mkdir lib    
    cp *.h lib    
    cp lib_mymath.so lib    

并 更改 caller 的 makefile 文件

mytest:test.c    
    gcc -o $@ $^ -I./caller_lib -L./caller_lib -l_mymath    
        
.PHONY:clean    
clean:    
    rm -f mytest    

使用

执行 caller 中的 makefile 文件 发现报错

原因如下：

• 静态库编译时需要，运行时直接拷贝
• 动态库编译和运行时都需要

这里引入一个新指令

• LIBRARY_PATH 可以用于指定非标准位置的库文件，以便编译器能够正确地链接程序。

解释：

1. 这个命令将环境变量 LD_LIBRARY_PATH 设置为 /home/aiyimu/myLinux/libiary/static/my_lib/caller/caller_lib，并将其导出，使得在当前终端中启动的所有子进程都能够访问这个环境变量。
2. LD_LIBRARY_PATH 环境变量用于指定系统动态链接库查找的路径。

此时再次执行 make 命令

执行生成的 mytest ：