Linux下静态链接库与动态链接库的区别

Linux下静态链接库与动态链接库的区别

引言

通常情况下，对函数库的链接是放在编译时期（compile time）完成的。所有相关的对象文件 （object file）与牵涉到的函数库（library）被链接合成一个可执行文件 （executable file）。程序 在运行 时，与函数库再无瓜葛，因为所有需要的函数已拷贝到自己门下。所以这些函数库被成为静态库（static libaray），通常文件 名为“libxxx.a”的形式。

其实，我们也可以把对一些库函数的链接载入推迟到程序运行的时期（runtime）。这就是如雷贯耳的动态链接库（dynamic link library）技术。

一 例子详解

文件目录树如下:

   1. libtest/ 

   2. |-- myjob.c 

   3. |-- myjob.h 

   4. |-- test.c 

静态库

A.做成静态库  libmyjob.a 

1. $ gcc  -c  myjob.c    -o  myjob.o 

2. $ ar  -c -r -s  libmyjob.a  myjob.o

B.链接

   1. $ gcc  test.o  libmyjob.a  -o  test 

C.引用库情况（无所要信息）

   1. $ ldd test 

   2. linux-gate.so.1 => (0xffffe000) 

   3. libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7e29000) 

   4. /lib/ld-linux.so.2 (0xb7f6e000) 

动态库

A.做成动态库  libmyjob.so 

1. $ gcc  -Wall –fPIC    -c  myjob.c    -o  myjob.o   

  2. $ gcc -shared -o libmyjob.so myjob.o   

-shared:  该选项指定生成动态连接库（让连接器生成T 类型的导出符号表，有时候也生成弱连接 W 类型的导出符号），不用该标志外部程序无法连接。相当于一个可执行文件。

-fPIC： 表示编译为位置独立的代码，不用此选项的话编译后的代码是位置相关的所以动态载入时是通过代码拷贝的方式来满足不同进程的需要，而不能达到真正代码段共享的目的。

-L.： 表示要连接的库在当前目录中。

LD_LIBRARY_PATH： 这个环境变量指示动态连接器可以装载动态库的路径。

B.链接

链接方法I ，拷贝到系统库里再链接，让 gcc 自己查找：

   1. $ cp libmyjob.so /usr/lib 

   2. $ gcc -o test test.o -lmyjob 

这里我们可以看到了 -lmyjob  选项， -l[lib_name]  指定库名，他会主动搜索。 lib[lib_name].so 这个搜索的路径可以通过  gcc --print-search-dirs 来查找。

链接方法II ，手动指定库路径

   1. $  gcc -o test test.o -lmyjob -B /path/to/lib

-B  选项就添加 /path/to/lib  到 gcc 搜索的路径之中。这样链接没有问题但是方法 II 中手动链接好的程序在 执行 时候仍旧需要指定库路径（ 链接和执行是分开的 ）。需要添加系统变量 LD_LIBRARY_PATH :

   1. $ export LD_LIBRARY_PATH=/path/to/lib 

这个时候再来检测一下test 程序的库链接状况 ( 方法 I 情况 )

   1. $ ldd test 

   2. linux-gate.so.1 => (0xffffe000) 

   3. libmyjob.so => /usr/lib/ libmyjob .so (0xb7f58000) 

   4. libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7e28000) 

   5. /lib/ld-linux.so.2 (0xb7f6f000) 

 是不是比静态链接的程序多了一个 libmyjob.so?  这就是静态与动态的最大区别，静态情况下，它把库直接加载到程序里，而在动态链接的时候，它只是保留接口，将动态库与程序代码独立。这样就可以提高代码的可复用度，和降低程序的耦合度。

    另外，运行时，要保证主程序能找到动态库，所以动态库一般发布到系统目录中，要么就在跟主程序相对很固定的路径里，这样不管主程序在本机何时何地跑，都能找得到动态库。而静态库只作用于链接时，运行主程序时静态库文件没存在意义了。

二 静态库和动态库的区别

1. 静态函数库 

这类库的名字一般是 libxxx.a ；利用静态函数库编译成的文件比较大，因为整个 函数库的所有数据都会被整合进目标代码中，他的优点就显而易见了，即编译后的执行程序不需要外部的函数库支持，因为所有使用的函数都已经被编译进去了。当然这也会成为他的缺点，因为 如果静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译 。 

2. 动态函数库 

这类库的名字一般是 libxxx.so ;相对于静态函数库，动态函数库在编译的时候并没有被编译进目标代码中，你的程序执行到相关函数时才调用该函数库里的相应函数，因此动态函数库所产生的可执行文件比较小。由于函数库没有被整合进你的程序，而是程序运行时动态的申请并调用，所以程序的运行环境中必须提供相应的库。 动态函数库的改变并不影响你的程序，所以动态函数库的升级比较方便。

 

linux静态函数库的创建和使用 

A. 例程 str_out.h str_out.c main.c

/* str_out.h */

#ifndef STR_OUT_H

#define STR_OUT_H

void str_out(const char* str);

#endif

/* str_out.c */

#include "str_out.h"

void str_out(const char* str)

{

    printf("%s / n",str);

}

/* main.c */

int main()

{

    str_out("myjob world");

    return 0;

} 

(第一步 ) gcc -c str_out.c  - o  str_out.o

B.静态函数库由 ar 命令创建 

(第二步 ) ar crs libstr_out.a str_out.o

-c : create 的意思 

-r :replace 的意思，表示当插入的模块名已经在库中存在，则替换同名的模块。如果若干模块中有一个模块在库中不存在，ar 显示一个错误消息，并不替换其他同名模块。

-s: 代表若归档文件中包含了对象模式(C++) 。

C. 使用方法

(第三步 ) gcc  main.c -o out -L. -lstr_out

通过gcc -o out main.c -L. -lstr_out 编译 main.c 就会把静态函数库整合进 out 。 

-L: 指定静态函数库的位置供查找，注意L 后面还有 '.' ，表示静态函数库在本目录下查找。 

-l: 则指定了静态函数库名，由于静态函数库的命名方式是lib***.a ，其中的 lib 和 .a 忽略。 

根据静态函数库的特性，此处删除libstr_out.a 后 out 依然可以运行，因为静态库的内容已经整合进去了。 

动态函数库的创建和使用 

A. 创建动态库  

( 第一步 ) gcc -fPIC -Wall -c str_out.c  – o str_out.o

(第二步 ) gcc -shared -Wl, -soname,libstr_out.so.1 -o libstr_out.so str_out.o  

该命令生成libstr_out.so  动态函数库。 

-shared： 指定生成动态链接库。 

-static： 指定生成静态链接库。 

-fPIC： 表示编译为位置独立的代码，用于编译共享库。目标文件需要创建成位置无关码，概念上就是在可执行程序装载它们的时候，它们可以放在可执行程序的内存里的任何地方。 

-L.： 表示要连接的库在当前目录中。 

-l： 指定链接时需要的动态库。编译器查找动态连接库时有隐含的命名规则，即在给出的名字前面加上lib ，后面加上 .so 来确定库的名称。 

-Wl,options： 把参数(options) 传递给链接器 ld 。如果 options 中间有逗号 , 就将 options 分成多个选项 , 然后传递给链接程序。

B.动态库的使用

这时还不能立即./out ，因为在动态函数库使用时，会查找 /usr/lib/lib 目录下的动态函数库，而此时我们生成的库不在里边。 

1.最简单的方法就是把 libstr_out.so 拉到 /usr/lib 或 /lib 中去。

(第三步 ) gcc main.c -o main -lstr_out

2. export LD_LIBRARY_PATH=$(pwd) 

    (第三步 )  gcc  main.c - o  main   -L.   -lstr_out

3.在 bashrc 或 profile 文件里用 LD_LIBRARY_PATH 定义，然后用 source 加载。

4.还可以在 /etc/ld.so.conf 文件里加入我们生成的库的目录，然后 /sbin/ldconfig 。 

/etc/ld.so.conf是非常重要的一个目录，里面存放的是链接器和加载器搜索共享库时要检查的目录，默认是从 /usr/lib  /lib 中读取的 ，为了让动态链接库为系统所共享,还需运行动态链接库的管理命令--ldconfig.此执行程序存放在/sbin目录下.ldconfig命令的用途,主要是在默认搜寻目录(/lib和/usr/lib)以及动态库配置文件/etc/ld.so.conf内所列的目录下,搜索出可共享的动态链接库(格式如前介绍,lib*.so*),进而创建出动态装入程序(ld.so)所需的连接和缓存文件.缓存文件默认为 /etc/ld.so.cache,此文件保存已排好序的动态链接库名字列表.ldconfig通常在系统启动时运行,而当用户安装了一个新的动态链接库时,就需要手工运行这个命令.

 

 

另外还有个文件需要了解/etc/ld.so.cache, 里面保存了常用的动态函数库，且会先把他们加载到内存中，因为内存的访问速度远远大于硬盘的访问速度，这样可以提高软件加载动态函数库的速度了。

    注意：默认情况下使用-l选项将搜索动态链接库(.so),没有对应.so文件时将使用.a文件进行静态编译。