Linux静态库与动态库示例之hello world

Linux静态库与动态库示例之hello world

1、Linux动态库与静态库的基本概念

linux下有两种库:动态库和静态库(共享库)，二者的不同点在于代码被载入的时刻不同。静态库的代码在编译过程中已经被载入可执行程序,因此体积比较大。动态库(共享库)的代码在可执行程序运行时才载入内存，在编译过程中仅简单的引用，因此代码体积比较小。

不同的应用程序如果调用相同的库,那么在内存中只需要有一份该动态库(共享库)的实例。静态库和动态库的最大区别,静态情况下,把库直接加载到程序中,而动态库链接的时候,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。

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。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

静态库的名字一般是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。

静态库的代码在编译时链接到应用程序中，因此编译时库文件必须存在,并且需要通过“-L”参数传递给编译器,应用程序在开始执行时，库函数代码将随程序一起调入进程内存段直到进程结束，其执行过程不需要原静态库存在。

在UNIX中,使用ar命令创建或者操作静态库

ar     archivefile objfile

archivefile：archivefile是静态库的名称

objfile:objfile是已.o为扩展名的中间目标文件名，可以多个并列

参数        意义

-r            将objfile文件插入静态库尾或者替换静态库中同名文件（常用）

-x            从静态库文件中抽取文件objfile

-t             打印静态库的成员文件列表

-d            从静态库中删除文件objfile

-s           重置静态库文件索引

-v            创建文件冗余信息

-c            创建静态库文件（常用）

 

动态库的名字一般是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，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。

不同的UNIX系统,链接动态库方法，实现细节不一样，编译PIC型.o中间文件的方法一般是采用C语言编译器-fPIC选项，创建最终动态库的方法一般采用C语言编译器的-shared选项。

最主要的是GCC命令行的选项:

-shared 该选项指定生成动态链接库（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。

-lhello：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.

 

2、Linux动态库使用示例

① 为动态库编写源文件hello.c

//hello.c

#include<stdio.h>

 

void print_hello(void)

{

        printf("Hello World!\n");

}

 

编译生成共享库：

gcc -fPIC -shared -o libhello.so hello.c

或者 gcc -fPIC -shared -o libhello.so hello.o （要先 gcc -c hello.c 生成hello.o）

得到共享库libhello.so

实际上，上述过程分为编译和链接两步，-fPIC是编译选项，PIC是position independent code 的缩写，表示生成的是位置无关的代码，这是动态库的特性；-shared 是链接选项，告诉gcc生成动态库而不是可执行文件。

上述命令等同于：

gcc -c -fPIC hello.c                            //编译生成目标文件hello.o

gcc -shared -o libhello.so hello.o          //链接生成动态库libhello.so

② 为动态库编写接口文件hello.h

通常，动态库的源文件对用户是不可见的，为了让用户知道动态库中有哪些接口可用，需要编写对应的头文件，便于客户进行二次开发

//hello.h

#ifndef _HELLO_H_

#define _HELLO_H_

 

void print_hello(void);

 

#endif

③ 编写测试文件test.c，链接动态库生成可执行文件（属于二次开发过程）

//test.c

#include<stdio.h>

#include "hello.h"

 

int main(int argc, char argv[])

{

        printf("This is a example to show shared library\n");

        print_hello();

        return 0;

}

 

链接动态库libhello.so生成可执行文件test：

gcc -o test test.c -L. -lhello

其中，-lhello表示链接libhello.so，-L.表示要链接的库文件路径为当前路径，若当前路径下存在同名的动态库与静态库，gcc优先链接动态库, 若要使用静态库, 编译时可以加上 -static 选项。

④ 运行可执行文件

./test

会报错，提示找不到libhello.so，Linux是通过 /etc/ld.so.cache 文件搜寻要链接的动态库的，而 /etc/ld.so.cache 是 ldconfig 程序读取 /etc/ld.so.conf 文件生成的（/etc/ld.so.conf 中包含 /lib 和 /usr/lib，ldconfig程序会自动搜索这两个目录）。

因此，只需将libhello.so文件拷贝到/lib或/usr/lib目录下即可，再次执行该可执行文件时，系统会自动链接到/lib或/usr/lib目录下的libhello.so文件，执行结果如下：

This is a example to show shared library

Hello World!

补充：执行 ldd test 可以看到test链接的所有动态库文件

 

3、Linux静态库使用示例

仍以上述例子为例：

• 首先编译得到目标文件hello.o

gcc -c hello.c 或者 gcc -fPIC -c hello.c

无论静态库，还是动态库，都是由.o文件创建的。因此，必须先将源程序hello.c通过gcc先编译成.o文件。

•  编译得到静态库libhello.a

ar -cr libhello.a hello.o

•  链接得到可执行文件test

gcc -o test1 test.c -L. -static -lhello

•  执行

./test1