Linux下静态库和动态库的制作与使用

Posted 2020-10-05

Linux下静态库和动态库的制作与使用
    Linux操作系统支持的函数库分为静态库和动态库，动态库又称共享库。linux系统有几个重要的目录存放相应的函数库，如/lib /usr/lib。
 
静态函数库：
　　这类库的名字一般是libxxx.a；利用静态函数库编译成的文件比较大，因为整个函数库的所有数据都会被整合进目标代码中，他的优点就显而易见了，即编译后的执行程序不需要外部的函数库支持，因为所有使用的函数都已经被编译进可执行文件了。当然这也会成为他的缺点，因为如果静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译，而且体积也较大。
 
动态函数库：
　　这类库的名字一般是libxxx.so，动态库又称共享库;相对于静态函数库，动态函数库在编译的时候并没有被编译进目标代码中，你的程序执行到相关函数时才调用该函数库里的相应函数，因此动态函数库所产生的可执行文件比较小。由于函数库没有被整合进你的程序，而是程序运行时动态的申请并调用，所以程序的运行环境中必须提供相应的库。动态函数库的改变并不影响你的程序，所以动态函数库的升级比较方便。而且如果多个应用程序都要使用同一函数库，动态库就非常适合，可以减小应用程序的体积。
 
下面来介绍linux静态函数库的创建和使用：
 
　　例程add.h add.c sub.h  sub.c main.c:
　　add.h

　　add.c

main.c

　　不管是静态函数库还是动态函数库，都是由*.o目标文件生成。
 
所以先 gcc -c add.c gcc -c sub.c
生成add.osub.o
 
　　静态函数库由ar命令创建
　　本例：ar -cr libaddsub.a add.o sub.o
 
　　-c create的意思
　　-r replace的意思，表示当插入的模块名已经在库中存在，则替换同名的模块。如果若干模块中有一个模块在库中不存在，ar显示一个错误消息，并不替换其他同名模块。默认的情况下，新的成员增加在库的结尾处，可以使用其他任选项来改变增加的位置。
　　到此静态函数库创建完毕。
 
　　使用方法：通过gcc -o main main.c -L. -laddsub编译main.c就会把静态函数库整合进main。

其中
     -L指定静态函数库的位置供查找，注意L后面还有‘.‘，表示静态函数库在本目录下查找。
　　-l则指定了静态函数库名，由于静态函数库的命名方式是lib***.a，其中的lib和.a忽略。
　　根据静态函数库的特性，此处删除libaddsub.a后main依然可以运行，因为静态库的内容已经整合进去了。

动态函数库的创建和使用 

gcc -shared -fpic -o libaddsub.so add.c sub.c
-fpic：产生位置无关代码
-shared：生成共享库
 
用上述命令生成libaddsub.so 动态函数库。
　　gcc -o out main.c -L. -laddsub
　　此时还不能立即./out，因为在动态函数库使用时，会查找/usr/lib /lib目录下的动态函数库，而此时我们生成的库不在里边。
　　这个时候有好几种方法可以让他成功运行：
 
　　最直接最简单的方法就是把libaddsub.so拉到/usr/lib 或/lib中去。
       还有一种方法,假设libaddsub.so在/home/linux/addsub
export LD_LIBRARY_PATH=/home/linux/addsub：$LD_LIBRARY_PATH
　　另外还可以在/etc/ld.so.conf文件里加入我们生成的库的目录，然后/sbin/ldconfig。
       /etc/ld.so.conf是非常重要的一个目录，里面存放的是链接器和加载器搜索共享库时要检查的目录，默认是从/usr/lib /lib中读取的，所以想要顺利运行，我们也可以把我们库的目录加入到这个文件中并执行/sbin/ldconfig。
Linux下动态库的层次结构及静态链接与动态链接的区别如下图：
图 1. Linux 中的库层次结构
 
图2. 静态链接与动态链接
 
下面以一个简单的动态库为例讲解动态链接与动态加载方法：
动态库示例：
add.c
int add(int a,int b){
        return (a+b);
}
编译动态库：gcc -shared -o libadd.so add.c 生成 libadd.so
动态链接方法：在编译程序时，指定要链接的库文件即可，此时调用共享库只需要其头文件即可。
示例：
test.c
#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>
int add(int,int);
int main(int argc, char *argv[])
{
        sum=add(10,11);
        printf("sum=%d",sum);
}
编译程序：gcc -l add -o test test.c
-l 参数表示要链接的动态链接库，若路径不在标准库文件路径下可用-L 包含。
 
动态加载方法：通过下列API完成
表1. Dl API

函数	描述
dlopen	使对象文件可被程序访问
dlsym	获取执行了 dlopen 函数的对象文件中的符号的地址
dlerror	返回上一次出现错误的字符串错误
dlclose	关闭目标文件

编译程序：gcc -o test test.c -ldl
-ldl 表明将 dllib 链接于该程序,即可调用DL的API
共享库的路径：可以放在系统共享库目录：/usr/lib下，也可以通过环境变量LD_LIBRARY_PATH设置