C++静态库与动态库

浏览数：22 / 时间：2015年06月08日

静态库

之所以成为【静态库】，是因为在链接阶段，会将汇编生成的目标文件.o与引用到的库一起链接打包到可执行文件中。

创建静态库过程

Linux下创建与使用静态库

Linux静态库命名规则

Linux静态库命名规范，必须是"lib[your_library_name].a"：lib为前缀，中间是静态库名，扩展名为.a。

创建静态库（.a）

通过上面的流程可以知道，Linux创建静态库过程如下：

1、首先，将代码文件编译成目标文件.o

//头文件head.h
int head(char *s);

//源文件head.c 

#include <stdio.h>
#include "head.h"

int head(char *s)
{
    printf("%s\n",s);
    return 0;
}

//编译生成目标文件
gcc -c head.c

//使用ar打包成静态库
[root@typhoeus79 ice_test_m head]# ar -crv libhead.a ./head.o 
r - ./head.o

ar帮助

NAME
       ar - create, modify, and extract from archives

SYNOPSIS
       ar [-X32_64] [-]p[mod [relpos] [count]] archive [member...]
        
       c  生成一个archive
       r   Insert the files member... into archive
       v  This modifier requests the verbose version of  an  operation.   Many  operations  display  additional  information, such as filenames processed, when the modifier v is appended.

使用libhead.a进行测试

//test.c源码
#include "head.h"

int main()
{
    head("Hello world");
}

gcc -o test ./test.c -I ./head/ -L ./head/ -lhead

-I 表示include对应的头文件目录
-L：表示要连接的库所在目录
-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.a或.so来确定库的名称。

测试结果：
[root@typhoeus79 ice_test_m 20140616]# gcc -o test ./test.c -I ./head/ -L ./head/ -lhead
You have new mail in /var/spool/mail/root
[root@typhoeus79 ice_test_m 20140616]# ./test 
Hello world

为什么还需要动态库？

1、空间浪费是静态库的一个问题

2、另一个问题是静态库对程序的更新、部署和发布页会带来麻烦。如果静态库liba.lib更新了，所以使用它的应用程序都需要重新编译、发布给用户

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。不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例，规避了空间浪费问题。动态库在程序运行是才被载入，也解决了静态库对程序的更新、部署和发布页会带来麻烦。用户只需要更新动态库即可，增量更新。

动态库特点总结：

1、动态库把对一些库函数的链接载入推迟到程序运行的时期。

2、可以实现进程之间的资源共享。（因此动态库也称为共享库）

3、将一些程序升级变得简单。

4、甚至可以真正做到链接载入完全由程序员在程序代码中控制（显示调用）。

与创建静态库不同的是，不需要打包工具（ar、lib.exe），直接使用编译器即可创建动态库。

Linux下创建与使用动态库

linux动态库的命名规则

动态链接库的名字形式为 libxxx.so，前缀是lib，后缀名为“.so”。

1、针对于实际库文件，每个共享库都有个特殊的名字“soname”。在程序启动后，程序通过这个名字来告诉动态加载器该载入哪个共享库。

2、在文件系统中，soname仅是一个链接到实际动态库的链接。对于动态库而言，每个库实际上都有另一个名字给编译器来用。它是一个指向实际库镜像文件的链接文件（lib+soname+.so）

创建动态库（.so）

1、生成目标文件，此时要加编译器选项-fpic

gcc -fPIC -c ./head.c 
-fPIC 创建与地址无关的编译程序（pic，position independent code），是为了能够在多个应用程序间共享

2、生成动态库，此时要加链接器选项-shared

[root@typhoeus79 ice_test_m head]# gcc -shared -o libhead.so ./head.o 
You have new mail in /var/spool/mail/root
[root@typhoeus79 ice_test_m head]# ll
总计 20
-rw-r--r-- 1 root root   96 06-16 13:58 head.c
-rw-r--r-- 1 root root   19 06-16 13:53 head.h
-rw-r--r-- 1 root root 1408 06-16 14:25 head.o
-rwxr-xr-x 1 root root 5723 06-16 14:26 libhead.so

-shared指定生成动态链接库

两步可以合并成一条：

[root@typhoeus79 ice_test_m head]# gcc -fPIC -shared -o libhead.so ./head.c 
[root@typhoeus79 ice_test_m head]# ll
总计 20
-rw-r--r-- 1 root root   96 06-16 13:58 head.c
-rw-r--r-- 1 root root   19 06-16 13:53 head.h
-rw-r--r-- 1 root root 1408 06-16 14:25 head.o
-rwxr-xr-x 1 root root 5723 06-16 14:28 libhead.so

使用动态库

测试代码和上面一样：

[root@typhoeus79 ice_test_m 20140616]# more test.c 
#include "head.h"

int main()
{
    head("Hello world");
}

引用动态库编译成可执行文件：

[root@typhoeus79 ice_test_m 20140616]# gcc -o test ./test.c -I ./head -L ./head/ -lhead
You have new mail in /var/spool/mail/root
[root@typhoeus79 ice_test_m 20140616]# ./test 
./test: error while loading shared libraries: libhead.so: cannot open shared object file: No such file or directory

在执行的时候是如何定位共享库文件的呢？

1、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。此时就需要系统动态载入器(dynamic linker/loader)。

2、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。

如何让系统能够找到它？

1、如果安装在/lib或者/usr/lib下，那么ld默认能够找到，无需其他操作

2、如果安装在其他目录，需要将其添加到/etc/ld.so.cache文件中，步骤如下：

编辑/etc/ld.so.conf文件，加入库文件所在目录的路径
运行ldconfig ，该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

我们将创建的动态库复制到/usr/lib下面，然后运行测试程序：

[root@typhoeus79 ice_test_m 20140616]# gcc -o test test.c -I ./head -L ./head/ -lhead
[root@typhoeus79 ice_test_m 20140616]# ll
总计 20
drwxr-xr-x 2 root root 4096 06-16 14:28 head
drwxr-xr-x 3 root root 4096 06-16 14:22 static
-rwxr-xr-x 1 root root 6937 06-16 14:37 test
-rw-r--r-- 1 root root   59 06-16 13:58 test.c
[root@typhoeus79 ice_test_m 20140616]# ldd test
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff6cfff000)
        libhead.so => /usr/local/lib/libhead.so (0x00007f3ba5cb9000)
        libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x0000003bb3600000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x0000003bb3200000)
[root@typhoeus79 ice_test_m 20140616]# ./test 
Hello world