静态库与动态库详细剖析

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1.库的介绍

  • 库是什么?
    • 二进制文件;
    • 将源代码(.c或.cpp文件)变成二进制格式的源代码;
    • 加密操作(只能使用,无法知道源代码是什么);
  • 库制作出来后,如何给用户使用?
    • 头文件(include文件夹中);
    • 制作出来的库(lib文件夹中);
  • 库的分类:
    • 静态库:静态库在程序编译时会被连接到目标代码中,程序运行时将不再需要该静态库。.lib后缀(windows系统)、.a(Linux系统)
    • 动态库: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,因此在程序运行时还需要动态库存在。.dll后缀(windows系统)、.so(Linux系统)

2.静态库的制作和使用

  • 命名规则:libtest.a
    • lib
    • xxx:库的名字
    • .a
  • 制作步骤:
    • 原材料:源代码.c或.cpp
    • 将.c文件生成.o:gcc a.c b.c -c
    • 将.o打包(archive):ar rcs 静态库的名字 原材料。例如:ar rcs libtest.a a.o b.o
    • 将include(里面存放head.h文件)和lib文件夹(里面存放libtest.a文件)发送给程序的使用者即可。
  • 静态库的使用
    • gcc 测试程序 -I 头文件路径 -L 指定静态库的路径 -l 静态库的名字 -o 可执行程序的名字.例如:gcc demo.c -I ./include/ -L ./lib/ -l mycalc -o app
    • -L:指定静态库的路径
    • -l:指定静态库的名字(去掉lib和.a)

3.动态库的制作和使用

  • 命令规则:libxxx.so
  • 制作步骤:
    • 将源文件(.a和.c)生成.o:gcc a.c b.c -c -fpic(或fPIC)
    • 打包:gcc -shared -o libxxx.so a.o b.o
  • 动态库的使用
    • 头文件(例如:head.h)
    • 动态库(例如:libtest.so)
    • 参考头文件中的函数声明编写测试程序main.c
    • gcc main.c -I ./include -L ./lib/ -l test -o demo

4.解决动态库加载失败的问题

动态库加载失败.png
  • 对于elf格式(gcc编译后生成的可执行程序的文件格式)的可执行程序,是由ld-linux.so*来完成的,它先后搜索elf格式的DT_RPATH段、环境变量LD_LIBRARY_PATH、/ect/ld.so.cache文件列表、/lib、/usr/bin目录找到库文件后将其载入内存中。
    elf文件格式.png

    ld-linux.so*.png
  • 如何让系统找到动态库的解决方法:
    • 拷贝自己制作的共享库到/lib或/usr/bin中(不推荐)
    • 使用环境变量
      • 临时设置:
        • 在终端中:输入export LD_LIBRARY_PATH=动态库的路径:$LD_LIBRARY_PATH


          临时设置.png
      • 永久设置:
        • 用户级别:
          • ~/.bashrc文件末尾增加:export LD_LIBRARY_PATH=动态库的路径:$LD_LIBRARY_PATH
          • 配置完成:重启终端或source ~/.bashrc
        • 系统级别:
          • /etc/profile文件末尾增加:export LD_LIBRARY_PATH=动态库的路径
          • 配置完成:source /etc/profile
    • /etc/ld.so.cache文件列表
      • 找到一个配置文件/etc/ld.so.conf
      • 把动态库的绝对路径条件到文件中
      • 执行一个命令:sudo ldconfig -v
    • dlopen、dlclose、dlsym

5.静态库与动态库的工作原理与优缺点

静态库工作原理.png
  • 静态库优缺点:
    • 优点:
      • 静态库被打包到应用程序中,加载速度快;
      • 发布程序无需提供静态库,移植方便;
    • 缺点:
      • 浪费系统资源,浪费内存;
      • 更新、部署、发布麻烦;
  • 动态库(gcc test.c -L./lib -l test -o app):
    • ./app
      • app制作好之后,动态库没有打包到app中;
      • ./app动态库不会被加载,当程序调用动态库中的函数时,动态库才会被加载;
      • 程序运行前会先判断库是否存在;
        • 动态链接器ld.so*需要知道动态库的路径
    • 动态库优缺点:
      • 优点:
        • 可实现进程间的资源共享;
        • 程序升级简单;
        • 程序员可以控制何时加载动态库;
      • 缺点:
        • 加载速度比静态库满;
        • 发布程序需要提供依赖的动态库;
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