静态库、动态库的制作与使用

静态库和动态库

1.1 什么是库
  • 库可以提供给使用者一些需要的变量、函数或类
  • 库文件有两种,静态库和动态库(共享库)
  • 静态库在程序的链接阶段被复制到了程序中
  • 动态库在程序运行时由系统动态加载到内存中被调用
  • 好处:1. 代码保密 2. 方便部署和分发
1.2 静态库的制作

在这里插入图片描述

  • 命名:

    Linux: libxxx.a

    Windows: libxxx.lib

  • 制作

    # 获得 .o 文件
    gcc  *.c  -c
    
    # 打包 .o 文件
    ar  rcs  libxxx.a  *.o
    
    # 链接 xxx库
    gcc  *.c  -o  main  -lxxx
    
    # 执行
    ./main
    
1.3 动态库的制作

在这里插入图片描述

  • 命名

    Linux: libxxx.so

    Windows: libxxx.dll

  • 制作

    # 获得和位置无关的 .o 文件
    gcc  -c  -fpic  *.c 
    
    # 获得 .so 动态库
    gcc  -shared  *.o -o libxxx.so
    
    # 链接 XXX库
    gcc  *.c  -o  main  -lxxx
    
    # 执行前需要指定共享库路径,步骤:
    ## ldd(list dynamic dependencies)查看动态库依赖关系
    ldd main
    
    ## 将缺少的库加入环境变量 LD_LIBRARY_PATH
    export LD_LIBRARY_PATH = /xxx/path:$LD_LIBRARY_PATH
    
    # 执行
    ./main
    
  • 如何定位共享库文件呢?

    当系统加载可执行代码时候,能够知道其所依赖的库的名字,但是还需要知道绝对路径。此时就需要系统的动态载入器来获取该绝对路径。对于elf格式的可执行程序,是由ld-linux.so来完成的,它先后搜索elf文件的 DT_RPATH段 ——> 环境变量LD_LIBRARY_PATH ——> /etc/ld.so.cache文件列表 ——> /lib/,/usr/lib目录找到库文件后将其载入内存。

1.4 静态库/动态库的优缺点
对比优点缺点
静态库加载速度快;移植方便(无需提供静态库)消耗系统资源(内存);更新、部署、发布麻烦
动态库进程间资源共享;更新、部署、发布简单加载速度慢;移植需提供动态库
  • 当两个程序运行同时需要同一库时,静态库会在内存中加载两次,动态库只加载一次。
文中是linuxC++动态库 实现接口提供类导出的一个例子 注意其中使用函数返回基类指针的用法,因为Linux的动态链接库不能像MFC中那样直接导出类 一、介绍 如何使用dlopen API动态地加载C++函数和类,是Unix C++程序员经常碰到的问题。 事实上,情况偶尔有些复杂,需要一些解释。这正是写这篇mini HOWTO的缘由。 理解这篇文档的前提是对C/C++语言中dlopen API有基本的了解。 这篇HOWTO的维护链接是: http://www.isotton.com/howtos/C++-dlopen-mini-HOWTO/ 二、问题所在 有时你想在运行时加载一个库(并使用其中的函数),这在你为你的程序写一些插件或模块架构的时候经常发生。 在C语言中,加载一个库轻而易举(调用dlopen、dlsym和dlclose就够了),但对C++来说,情况稍微复杂。 动态加载一个C++库的困难一部分是因为C++的name mangling (译者注:也有人把它翻译为“名字毁坏”,我觉得还是不翻译好), 另一部分是因为dlopen API是用C语言实现的,因而没有提供一个合适的方式来装载类。 在解释如何装载C++库之前,最好再详细了解一下name mangling。 我推荐您了解一下它,即使您对它不感兴趣。因为这有助于您理解问题是如何产生的,如何才能解决它们。 1. Name Mangling 在每个C++程序(或库、目标文件)中, 所有非静态(non-static)函数在二进制文件中都是以“符号(symbol)”形式出现的。 这些符号都是唯一的字符串,从而把各个函数在程序、库、目标文件中区分开来。 在C中,符号名正是函数名:strcpy函数的符号名就是“strcpy”,等等。 这可能是因为两个非静态函数的名字一定各不相同的缘故。 而C++允许重载(不同的函数有相同的名字但不同的参数), 并且有很多C所没有的特性──比如类、成员函数、异常说明──几乎不可能直接用函数名作符号名。 为了解决这个问题,C++采用了所谓的name mangling。它把函数名和一些信息(如参数数量和大小)杂糅在一起, 改造成奇形怪状,只有编译器才懂的符号名。 例如,被mangle后的foo可能看起来像foo@4%6^,或者,符号名里头甚至不包括“foo”。 其中一个问题是,C++标准(目前是[ISO14882])并没有定义名字必须如何被mangle, 所以每个编译器都按自己的方式来进行name mangling。 有些编译器甚至在不同版本间更换mangling算法(尤其是g++ 2.x和3.x)。 即使您搞清楚了您的编译器到底怎么进行mangling的,从而可以用dlsym调用函数了, 但可能仅仅限于您手头的这个编译器而已,而无法在下一版编译器下工作。 三、类 使用dlopen API的另一个问题是,它只支持加载函数。 但在C++中,您可能要用到库中的一个类,而这需要创建该类的一个实例,这不容易做到。 四、解决方案 1. extern "C" C++有个特定的关键字用来声明采用C binding的函数: extern "C" 。 用 extern "C"声明的函数将使用函数名作符号名,就像C函数一样。 因此,只有非成员函数才能被声明为extern "C",并且不能被重载。 尽管限制多多,extern "C"函数还是非常有用,因为它们可以象C函数一样被dlopen动态加载。 冠以extern "C"限定符后,并不意味着函数中无法使用C++代码了, 相反,它仍然是一个完全的C++函数,可以使用任何C++特性和各种类型的参数。
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