静态库和共享（动态）库（某马）

1.库的介绍

什么是库
库是二进制文件, 是源代码文件的另一种表现形式, 是加了密的源代码; 是一些功能相近或者是相似的函数的集合体.
使用库有什么好处
- 提高代码的可重用性, 而且还可以提高程序的健壮性;
- 可以减少开发者的代码开发量, 缩短开发周期.
库制作完成后, 如何给用户使用
- 头文件---包含了库函数的声明
- 库文件---包含了库函数的代码实现
  注意: 库不能单独使用, 只能作为其他执行程序的一部分完成某些功能, 也就是说只能被其他程序调用才能使用.

库可分静态库(static library)和共享库(shared library)

2.静态库（static library）

静态库可以认为是一些目标代码的集合, 是在可执行程序运行前就已经加入到执行码中, 成为执行程序的一部分. 按照习惯, 一般以.a做为文件后缀名.

静态库的命名一般分为三个部分：
- 前缀：lib
- 库名称：自定义即可, 如test
- 后缀：.a
  所以最终的静态库的名字应该为：libtest.a

静态库的制作
下面以fun1.c , fun2.c和head.h三个文件为例讲述静态库的制作和使用, 其中head.h文件中有函数的声明, fun1.c和fun2.c中有函数的实现.
步骤1：将c源文件生成对应的.o文件
gcc -c fun1.c fun2.c
或者分别生成.o文件:
gcc -c fun1.c -o fun1.o
gcc -c fun2.c -o fun2.o
步骤2：使用打包工具ar将准备好的.o文件打包为.a文件
- 在使用ar工具是时候需要添加参数rcs
- r更新、c创建、s建立索引
命令：ar rcs 静态库名 .o文件
- ```
ar rcs libtest1.a fun1.o fun2.o
```

静态库的使用
静态库制作完成之后, 需要将.a文件和头文件一定发布给用户.
假设测试文件为main.c, 静态库文件为libtest1.a, 头文件为head.h
用到的参数：
- -L：指定要连接的库的所在目录
- -l：指定链接时需要的静态库, 去掉前缀和后缀
- -I: 指定main.c文件用到的头文件head.h所在的路径
  gcc -o main1 main.c -L./ -ltest1 -I./

静态库的优缺点
- 优点：
  - 函数库最终被打包到应用程序中，实现是函数本地化，寻址方便、速度快。
    （库函数调用效率==自定义函数使用效率）
  - 程序在运行时与函数库再无瓜葛，移植方便。
- 缺点：
  - 消耗系统资源较大, 每个进程使用静态库都要复制一份, 无端浪费内存。

静态库会给程序的更新、部署和发布带来麻烦。如果静态库libxxx.a更新了，所有使用它的应用程序都需要重新编译、发布给用户（对于玩家来说，可能是一个很小的改动，却导致整个程序重新下载）。

3.共享库（shared library）/动态库

共享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拷贝, 规避了空间浪费问题.动态库在程序运行时才被载入, 也解决了静态库对程序的更新、部署和发布会带来麻烦. 用户只需要更新动态库即可, 增量更新. 为什么需要动态库, 其实也是静态库的特点导致.

按照习惯, 一般以”.so”做为文件后缀名.
共享库的命名一般分为三个部分：
- 前缀：lib
- 库名称：自己定义即可, 如test
- 后缀：.so

所以最终的静态库的名字应该为：libtest.so

共享库的制作

生成目标文件.o, 此时要加编译选项：-fPIC（fpic）
gcc -fpic -c fun1.c fun2.c
参数：-fpic创建与地址无关的编译程序(pic, position independent code), 目的就是为了能够在多个应用程序间共享.
生成共享库, 此时要加链接器选项: -shared（指定生成动态链接库）
gcc -shared fun1.o fun2.o -o libtest2.so

共享库的使用
引用动态库编译成可执行文件（跟静态库方式一样）：
用到的参数：
- -L：指定要连接的库的所在目录
- -l：指定链接时需要的动态库, 去掉前缀和后缀
- -I: 指定main.c文件用到的头文件head.h所在的路径
  gcc main.c -I./ -L./ -ltest2 -o main2

然后运行：./main2，发现竟然报错了.

分析为什么在执行的时候找不到libtest2.so库

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, 但是还需要知道所依赖的库的绝对路径。此时就需要系统动态载入器(dynamic linker/loader)。
ldd命令可以查看可执行文件依赖的库文件, 执行ldd main2, 可以发现libtest2.so找不到.

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。

使用file命令可以查看文件的类型: file main2

如何让系统找到共享库
- 拷贝自己制作的共享库到/lib或者/usr/lib
- 临时设置LD_LIBRARY_PATH:
  - export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径
- 永久设置, 把export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径, 设置到∼/.bashrc文件中, 然后在执行下列三种办法之一:
  - 执行. ~/.bashrc使配置文件生效(第一个.后面有一个空格)
  - 执行source ~/.bashrc配置文件生效
  - 退出当前终端, 然后再次登陆也可以使配置文件生效
- 永久设置,把export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径，设置到/etc/profile文件中
- 将其添加到 /etc/ld.so.cache文件中
  - 编辑/etc/ld.so.conf文件, 加入库文件所在目录的路径
  - 运行sudo ldconfig -v, 该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

解决了库的路径问题之后, 再次ldd命令可以查看可执行文件依赖的库文件, ldd main2:

共享库的特点
- 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。
- 可以实现进程之间的资源共享。（因此动态库也称为共享库）
- 将一些程序升级变得简单。
- 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）

4.比较静态库和动态库的优缺点

静态库的优点:
1 执行速度快, 是因为静态库已经编译到可执行文件内部了
2 移植方便, 不依赖域其他的库文件
缺点:
1 耗费内存, 是由于每一个静态库的可执行程序都会加载一次
2 部署更新麻烦, 因为静态库修改以后所有的调用到这个静态库的可执行文
件都需要重新编译

动态库的优点:
1 节省内存
2 部署升级更新方便, 只需替换动态库即可, 然后再重启服务.
缺点:
1 加载速度比静态库慢
2 移植性差, 需要把所有用到的动态库都移植.

由于由静态库生成的可执行文件是把静态库加载到了其内部, 所以静态库生成的可执行文件一般会比动态库大.

静态库和共享（动态）库（某马）