详解Linux下静态库/动态库的生成和使用（含代码示例和操作流程）&&动态库和静态库的区别

Posted 2021-10-15 狱典司

文章目录

• 一、库的概念
• • Windows的库
  • Linux的库
• 二、动态库和静态库的区别
• • 1. 载入顺序不同
  • 2. 大小与共享的差异
  • 3. 库函数调用的差异
• 三、静态库的创建和使用
• • 1. 创建静态库的步骤：
  • • （一）ar命令的使用方法
    • （二）生成静态库的实例
  • 2. 调用静态库的测试程序
  • • （一）调用静态库的测试程序：test.c
    • （二）编译使用了库函数的程序
• 四、动态库的创建和使用
• • 1. 动态库的创建
  • 2. 动态库的使用
  • 3. 通过调用系统函数来使用动态链接库的实例

关于gcc的使用方法可以参考下方链接博客：
Linux下详解gcc编译过程（含代码示例）&& gcc使用教程

一、库的概念

• 库是一种组件技术。
• 库里封装了数据和函数，提供给用户程序调用。
• 库只执行到第三阶段编译，没有链接。
• 库的使用可以使程序模块化，提高程序的编译速度，实现代码复用。

Windows的库

Windows系统本身提供并使用了大量的库；
包括：静态库（.lib）和动态链接库（.dll）

Linux的库

· Linux系统通常把库文件存放在/usr/lib或/lib目录下，
· Linux库文件名组成：前缀lib + 库名 + 后缀（3部分组成）
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动态库：以.so作为后缀
静态库：通常以.a或.la作为后缀。

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二、动态库和静态库的区别

1. 载入顺序不同

静态库的代码在编译时就拷贝到应用程序中，因此当多个应用程序同时引用一个静态库函数时，内存中将会调用函数的多个副本。其优点是节省编译时间。
动态库是在程序开始运行后且调用库函数时才被载入，被调函数在内存中只有一个副本，并且动态库可以在程序运行期间释放动态库所占用的内存。

2. 大小与共享的差异

静态链接库就是在程序编译的时候就被加载进来，这样的可执行文件会比较大一些，还不能共享 ；动态链接库是在程序执行的时候加载，可共享 。

3. 库函数调用的差异

静态链接是指把要调用的函数或者过程链接到可执行文件中，成为可执行文件的一部分。
动态链接所调用的函数代码并没有被拷贝到应用程序的可执行文件中去，而是仅仅在其中加入了所调用函数的描述信息（往往是一些重定位信息）。仅当应用程序被装入内存开始运行时，在linux的管理下，才在应用程序与相应的.so之间建立链接关系。当要执行所调用动态库中的函数时，根据链接产生的重定位信息，才转去执行动态库中相应的函数代码。

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三、静态库的创建和使用

1. 创建静态库的步骤：

1. 在一个头文件中声明静态库所导出的函数
2. 在一个源文件中实现静态库所导出的函数
3. 编译源文件，生成可执行代码（没有连接）
4. 将可执行代码所在目标文件加入到某个静态库中，并将静态库拷贝到系统默认的存放库目录下（/usr/lib或/lib）。

（一）ar命令的使用方法

• 作用：创建和修改静态库
• 格式：ar [选项] 静态库名.a 目标文件1.o 目标文件2.o …

ar命令可用选项：

选项	说明
d	从库中删除成员
p	在终端上打印库中指定的成员
r	在库中加入新成员文件，如果要加入的成员文件存在，则替换之；默认情况下，新的成员文件增加在库的结尾处
t	显示库的成员文件清单
a	在库的一个已经存在的成员后面增加一个新的成员文件
c	创建一个库
i	在库的一个已经存在的成员前面增加一个新的成员文件
s	无论ar命令是否修改了库内容，都强制重新生成库符号表
x	从库中提取一个成员文件。如果不指定要提取的成员文件则提取库中所有的文件

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（二）生成静态库的实例

（1）头文件mylib.h —— 声明静态库所导出的函数

#ifndef  _mylib_H_     //如果没有定义此标识符，编码以下程序
#define  _mylib_H_    1 
  void welcome();
  void outstring (const char * str);
#endif

（2） 对应于头文件的源文件mylib.c —— 实现静态库所导出的函数

#include “mylib.h”
#include <stdio.h>
void welcome() {
     printf (“welcome to libmylib\\n”);
}
void outstring(const char * str) {
     if (str !=NULL)
         printf (“%s”,str);
}

（3）编译mylib.c生成目标文件：
# gcc –o mylib.o –c mylib.c
注： -c是只编译而不生成可执行文件，-o指定文件名

更多关于gcc的使用方法可以参考下方链接博客：
Linux下详解gcc编译过程（含代码示例）&& gcc使用教程

（4）将目标文件加入到静态库中，静态库为libmylib.a
#ar rcs libmylib.a mylib.o

参数说明：
/* r —在库中加入新成员文件，如果要加入的成员文件存在，则替换之默认情况下，新的成员文件增加在库的结尾处
/* c 创建一个库
/* s 无论ar命令是否修改了库内容，都强制重新生成库符号表

（5）将静态库拷贝到 linux 的库目录（/usr/lib或/lib）下
#cp libmylib.a /usr/lib/libmylib.a

到这里静态库就生成完了，下面我们尝试用一个程序链接它。

2. 调用静态库的测试程序

简而言之就是：用一个.c源文件在编译时做静态链接

（一）调用静态库的测试程序：test.c

#include “mylib.h”
#include <stdio.h>
int  main()
   {
     printf (“create and use library:\\n”);
     welcome();  //静态库中的函数原型
     outstring(“It’s successful\\n”);  //静态库中的函数原型
}

（二）编译使用了库函数的程序

#gcc –o test test.c –lmylib

参数说明：
（1）选项l为链接选项说明在链接时就将静态库链接至源程序中
（2）在Linux中约定所有库都以前缀lib开始，静态库以.a结尾，动态库以.so结尾，在编译时，无需带上前缀（lib）和后缀（.a）。

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四、动态库的创建和使用

注：动态库没有归档，在编译过程中就要生成符号表

• 在Linux环境下，只要在编译函数库源程序时加上
  -fPIC -shared选项即可生成动态链接库。

1. 动态库的创建

# gcc –fPIC -o mylib.o -c mylib.c （生成符号表）
# gcc –shared -o libmylibs.so mylib.o（防止重复加载）

· 或者可以直接使用一条命令
# gcc –fPIC –shared –o libmylibs.so mylib.c （可以省略 -c 和 .o后缀文件名）

· 将生成的静态库拷贝至/usr/lib或/lib目录中
# cp libmylibs.so /usr/lib/libmylibs.so

2. 动态库的使用

（1）通过gcc命令调用
# gcc –o test test.c -lmylibs

（2）通过调用系统函数来使用动态链接库

其中:
dlopen函数的参数flag可取的值有：RTLD_LAZY、 RTLD_NOW、 RTLD_GLOBAL：

1. RTLD_LAZY：在dlopen()返回前，对于动态库中存在的未定义的变量不执行解析，即不解析这个变量的地址
2. RTLD_NOW：在dlopen返回前，解析出每个未定义变量的地址，如果解析不出来，dlopen会返回NULL,错误为“Undefined symbol：”
3. RTLD_GLOBAL：使库中被解析出来的变量在随后的其它链接库中也可以使用，即全局有效

3. 通过调用系统函数来使用动态链接库的实例

创建testso.c文件：

#include <stdioh>
#include <dlfcn.h>
 int main (void)
{
  void *handle;
  char *error;
  void (*welcome)(); //要变成指针函数来用（由符号表引出的指针）
if ((handle = dlopen(“/usr/lib/libmylibs.so”, RTLD_LAZY) == NULL)
  {
    printf (“dlopen error\\n”);
    exit(1);
  }
welcome = dlsym(handle, “welcome”);
  if ((error = dlerror()) != NULL)
   {
     printf (“dlsym error \\n”);
     exit(1);
   }
  welcome ();
  dlclose (handle);
  exit(0);
}

编译: #gcc –o testso testso.c -ldl
其中：-ldl 指明dlopen等函数所在的库类型