22、深入理解静态库与共享库

深入理解静态库与共享库

1. 库的基本概念

在早期的计算机编程中，每个程序都需要从头开始编写，因为没有可复用的代码。随着时间的推移，程序员们意识到子程序的价值，并将它们收集到各种形式的库中。UNIX C 库主要有两种基本形式：静态库和共享库，它们各有优势。下面将详细介绍如何创建、维护和使用这两种类型的库，同时还会涉及到共享库的搜索路径定义以及按需加载和执行等内容。

2. 静态库

2.1 静态库的定义与内存映像

静态库是一组对象模块的集合，它们被放在一个存档文件中。可以将其视为代码的仓库，在链接时与你的目标代码进行链接，而不是在运行时链接。

以 FreeBSD 和 Linux 为例，一个小程序的内存映像分配情况如下：
- 内存的最上层区域是环境变量。
- 其下方是栈的顶部，在大多数 UNIX 平台上，栈是向下生长的。
- 栈的底部是未分配内存的空闲区域。
- 图的左侧是一系列代表静态库模块和程序对象模块的盒子，它们是链接过程的输入。链接器将它们组合在一起形成一个从 0x80000000 到 0x80049F18 的内存映像，这个区域集合存储在可执行文件中。
- 0x80000000 以下的区域用于存储程序执行时可能需要加载到内存中的动态（共享）库，也用于连接共享数据区域。

链接到可执行映像并位于主程序下方的库代码称为静态库代码。一旦它与程序链接，就不会再改变，这与在执行时加载到地址 0x80000000 以下的共享库模块不同。如果更改了共享库，程序将加载并执行更改后的库，但参与链接的静态库代码在可执行文件写入后就不会再改变。