Linux下的静态库，共享库的创建和使用

编译程序一般要经过：预处理，编译，汇编和链接这几个步骤。在我们写程序的时候，会存在一些公共的代码。如果为每个程序都要重写这些代码，那么势必会造成太多的麻烦。我们可以将这么公共代码生成库文件，在编译程序的链接步骤中，可以静态地或者动态地将这些公共代码与我们的程序链接，这样就避免了重写这些代码的麻烦了。库文件可以分为静态库和共享库；其使用方式可以分为静态链接和动态链接两种类别。

静态库： 在Linux下静态的格式是.a（archive），它是有一个以上的目标文件（.o）通过ar命令集成的一种库文件。在程序链接静态库时，在编译期间就将所需要的函数和数据从静态库中复制出来。如果有多个程序连接到一个静态库上，那么它们分别需要复制自己需要的函数和数据，这样就导致了大量空间的浪费。

共享库：顾名思义，共享库是可以在多个可执行文件间共享。当多个可执行文件链接到一个共享库时，它们不需要复制自己需要的函数和数据，而是通过一个函数连接表来确定使用哪个函数或数据，这样能有效的避免静态库的空间浪费。但是引入函数连接表会带来额外的开销，现在这个问题已经被prelink和gnu hash等技术比较好的缓解了。

可执行文件：在Linux下加x属性的文件都是可执行文件。上面所指的可执行文件是ELF(Executable and Link Format)格式的文件。可执行文件在编译时链接到静态库，所用到的函数或数据会被复制过来，而在运行期不再依赖静态库。当可执行文件在编译时连接到了共享库，它不拷贝所用的函数或数据，但在运行时会依赖其链接的共享库。

库文件的使用包括：静态加载和动态加载两种方式，从字面意思上我们能稍微了解下它们的不同功能，具体怎么使用将会在下面更详细的描述。

静态库的创建：

如上面静态库的描述中所说：它是一个以上的目标文件（.o）通过ar命令继承的一种库文件。我们先了解下简单的静态库的创建。

首先创建两个源文件：

/*src1.h*/
#ifndef SRC1_H_
#define SRC1_H_
void src1();
#endif

/*src1.c*/
#include <stdio.h>
#include "src1.h"
void print1()
{
	printf("this is src1 func! \n");
}

/*src2.h*/
#ifndef SRC2_H_
#define SRC2_H_
void src2();
#endif

/*src2.c*/
#include <stdio.h>
#include "src2.h"
void print2()
{
	printf("this is src2 func! \n");
}

在终端中分别编译两个源文件到目标文件 

gcc -O -c src1.c src2.c

生成两个目标文件src1.o src2.o。上面我们提到静态库是一个以上的目标文件的集合，借用ar 命令在终端可以实现静态库的继承

ar rsv libtest.a src1.o src2.o

可以生成一个libtest.a的静态库。ar是linux的一个命令，可以通过man ar查看它的不同参数的意义。这里需要注意下，我们生成的静态库的名字期望是这样的一种格式：lib+myname +.a；这样做的目的是为了在编译链接时更好的书写，可以参看下ld命令的几个参数。下面我们就创建一个main的源文件

/*main.c*/
#include <stdio.h>
#include "src1.h"
#include "src2.h"

int main()
{
	print1();
	print2();
	return 0;
}

我们在终端实现mian.c的编译，同时要链接到静态库libtest.a；

gcc -Wall -g main.c -o main -L./ -ltest

这样就实现了main.c的编译，生成的可执行文件为main，通过在终端输入命令./main，我们可以得到：

this is src1 func!
this is src2 func!

其实上面的头文件是不需要的，但是加上也没有问题。静态链接的一个比较经典的例子就是Linux 下的多线程的头文件<pthread.h>；如果我们的程序利用到该头文件中的函数或数据时，那么在编译程序的时候必须要加上-lpthread。在上面编译main.c的命令中，我们用到了参数-L，该参数的目的是指出静态库的具体位置，如果没有-L，那么会在系统环境变量中寻找静态库libtest.a，如果libtest.a的当前位置的路径不在环境变量的定义中，那么它是不会被找到的。因此如果不加-L，我们需要更改环境变量或者将libtest.a拷贝到/etc/lib文件夹中。

共享库的创建

共享库的创建也是利用一个以上的目标文件，不过它的创建命令不是ar。我们以上面的两个源文件为例，继续创建一个共享库。

gcc -Wall -shared -o mytest.so src1.o src2.o

该命令可以实现创建一个mytest.so的共享库。我们还是以上面的main.c源文件为例，创建一个可执行的文件dymain。

gcc -Wall -g -o dymain main.c ./mytest.so

此时就可以生成一个可执行文件dymain，运行./dymain，得到的结果和上面是一致的。比较静态库和共享库的静态链接方式：

gcc -Wall -g main.c -o main -L./ -ltest

gcc -Wall -g -o dymain main.c ./mytest.so

以上提到的是静态链接方式，那么如何实现动态链接呢？首先只有共享库才能实现动态链接，动态链接的实现需要4个函数dlopen(), dlsym(), dyerror()以及dlclose()。它们包含在头文件<dlfcn.h>中。下面我们就创建一个dymain.c的源文件实现动态链接我们之前建立的共享库。

/*dymain.c*/
#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "src1.h"
#include "src2.h"
#include <dlfcn.h>
typedef void (*Func)();
int main()
{
	void * handle = NULL;
	char *error = NULL;
	Func func = NULL;

	handle = dlopen("./mytest.so", RTLD_LAZY);

	if(!handle)
	{
		fputs(dlerror(), sterr);
		exit(1);
	}

	func = dlsym(handle, "print1");

	if((error = dlerror()) != NULL)
	{
		fputs(error, stderr);
		exit(1);
	}

	func();

	dlclose(handle);
	return 0;
}

编译dymain.c

gcc -Wall -o dynamicmain.o dymain.c -ldl

生成可执行文件dynamicmain，它的运行结果是：

this is src1 func!

这就是共享库的动态链接的实现。注意在编译dymain.c是一定要带上-ldl，它表明dymain.c依赖于共享库，是动态加载实现的。