详解动态库和静态库

南桥

发布于 2024-06-03 08:46:32

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发布于 2024-06-03 08:46:32

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前言

在C、C++中我们使用过标准库，比如在使用strerror、vector、string等时，都只是调用了这些函数接口，这些都是需要具体的实现。

让我们来看看C语言库：

将来运行程序，需要二进制文件和库文件

看下C++标准库：

在Linux系统中，.so结尾是动态库，以.a结尾是静态库；在Windows中，.dll结尾是动态库，lib结尾是静态库。

静态库

静态库（.a）：程序在编译链接的时候把库的代码链接到可执行文件中。程序运行的时候将不再需要静态库。

.c文件可形成一个.o文件，将这些.o文件链接形成可执行文件，头文件是一个手册，提供函数声明，告诉用户如何使用，.o文件提供实现，我们只需要补充一个main文件，调用头文件提供的方法，然后和.o文件进行连接，就能形成可执行文件。

静态库制作

简单制作一个静态库

// add.h
#pragma once

int add(int x, int y);

// add.c
#include "add.h"

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

// sub.h
#pragma once

int sub(int x, int y);

// sub.c
#include "sub.h"

int sub(int x, int y)
{
    return x - y;
}

静态库的生成

静态库生成指令：ar -rc lib静态库名.a 需要形成静态库的文件，ar是gnu归档工具，rc表示replace and create

静态库的形成本质上是将所有的.o文件打包，因此需要先生成.o文件

发布静态库

发布静态库就是自己的lib拷贝给比人

例如上图是我自己制作的一个简单静态库，只需要将mylib拷贝给别人即可。

使用静态库

将自己的mylib拷贝到一个test文件夹中，然后写一个main.c文件，用于测试静态库的使用

mian.c：

#include "add.h"    
#include "sub.h"                                                                      
#include <stdio.h>           
                               
  int main()                   
  {                            
      printf("1 + 2 = %d\n", add(1, 2));    
      printf("1 - 2 = %d\n", sub(1, 2));    
                               
      return 0;                                                        
  }

编译：

这里报错了，说找不到对应的头文件头文件一般有以下两种方式来包含头文件：

使用<>来包含头文件，表示到系统指定目录下去查找头文件
使用" "来包含头文件，这种方式一般用于包含自己所写的头文件中，表示在当前源文件的统计目录下查找头文件，找到了就用，没找到再去系统指定目录下进行查找，所以对于库提供的头文件我们也可以使用 " " 进行包含。

在main.c文件中，就是使用" "来包含我所写的头文件，但是还是会报错，理由：使用" "所包含的头文件，会告诉编译器在main.c同级目录下（即test目录下）查找对应的头文件，但是add.h、sub.h文件在test文件中的mylib文件中，因此无法找到。

解决上述有三种方式：

将头文件直接拷贝到当前目录下
在代码中头文件的路劲补全，如：#include " /mylib/include/add.h "
在执行 gcc 指令编译的时候加上 -I 选项，指定编译器搜索头文件的路径系统默认的指定路劲：/usr/include

使用方法3：gcc main.c -I ./mylib/include

此时依然没有编译成功，此时不是找不到头文件，而是链接错误。gcc在编译的时候，只会去默认路径下查找打包的头文件，不会去/mylib/include中查找，编译器在gcc是就找不到我的酷libmyc.a，也就是编译链接失败。

此时可以形成main.o文件：

解决此错误有两种方法：

将我们的库拷贝到系统的指定路径下，并不能完全解决，还需要指定库的名称
在使用 gcc 的时候添加对应的选项

-L 指定库路径
-l 指定库名

为什么在搜索头文件的时候仅需指定路径呢？当你编译程序时，编译器会首先在这些默认路径下搜索所需的头文件。在代码中已经写了头文件的具体名称，所以仅需指定头文件的路径即可。而一个路径下可以有多个库，如果只指定路劲，编译器还是不知道该去链接哪个库，因此还要在后面使用 -l 选项指定待链接的库的具体名称。

注意：去掉前缀 lib 和后缀 .a 才是一个库的名称，建议 -l 后面紧跟库的名称。一般在使用第三方库的时候，可能不需要带 -I 或者 -L，但是 -l 指定库的名称是一定需要到，因为 gcc 默认只能找到系统调用和语言层面的库。

安装静态库

静态库的安装本质上就拷贝到系统的特定目录下。

卸载静态库

卸载静态库本质是将.h文件和自己的静态库从默认的路劲中删除，此时就无法通过静态库来运行程序。

动态库

动态库（.so）：程序在运行的时候才去链接动态库的代码，多个程序共享使用库的代码。

动态库的制作

简单制作一个动态库

// add.h
#pragma once

int add(int x, int y);

// add.c
#include "add.h"

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

// sub.h
#pragma once

int sub(int x, int y);

// sub.c
#include "sub.h"

int sub(int x, int y)
{
    return x - y;
}

动态库的生成

fPIC：产生位置无关码(position independent code)
shared: 表示生成共享库格式
库名规则：libxxx.so

libmyc.so就是生成的动态库

动态库的发布

将动态库拷贝到刚刚我们静态库的位置

使用动态库

mian.c：

#include "add.h"    
#include "sub.h"                                                                      
#include <stdio.h>           
                               
  int main()                   
  {                            
      printf("1 + 2 = %d\n", add(1, 2));    
      printf("1 - 2 = %d\n", sub(1, 2));    
                               
      return 0;                                                        
  }

按照静态库的使用方法，来使用静态库：

虽然生成了可执行文件，但是可执行文件出错了

使用ldd a.out时，发现libmyc.so => not found，动态库没有被找到，编译期间已经告诉系统对应的头文件以及库的位置，但是这是告诉编译器，没有告诉操作系统，因此编译通过，但是无法运行。动态库要在程序运行的时候要找到动态库加载运行。静态库为什么没有这个问题？因为静态库在编译期间已经将库中的代码拷贝到可执行程序内部了，加载和库就没有关系了。

解决该问题，有以下四种方法：