静态链接库与动态链接库

Posted 2020-10-04 流水灯

平时我们写程序都必须include很多头文件，因为可以避免重复造轮子，软件大厦可不是单靠一个人就能完成的。但是你是否知道引用的那些头文件中的函数是怎么被执行的呢？这就要牵扯到链接库了！！！

　　库有两种，一种是静态链接库，一种是动态链接库，不管是哪一种库，要使用它们，都要在程序中包含相应的include头文件。我们先来回顾一下程序编译的过程。如下图：

我们结合gcc指令来看一下每个阶段生成的文件：

[plain] view plain copy

1. gcc -c helloWorld.c  

生成一个helloWorld.o文件，该文件是将源文件编译成的汇编文件，在链接之前，该文件不是可执行文件。

而

 

[plain] view plain copy

1. gcc -o helloWorld helloWorld.c  

生成的是一个helloWorld的执行文件，格式为ELF（与windows不一样）。该文件为链接后的可执行文件。

１．静态链接库

　　什么是静态链接呢？即在链接阶段，将源文件中用到的库函数与汇编生成的目标文件.o合并生成可执行文件。该可执行文件可能会比较大。

这种链接方式的好处是：方便程序移植，因为可执行程序与库函数再无关系，放在如何环境当中都可以执行。

缺点是：文件太大，一个全静态方式生成的简单print文件都有857K。而动态链接生成的一样的可执行文件却只要8.４Ｋ。

文件内容很简单，就是一个printf("hello world!\n");

因为包含库文件stdio，所以静态编译出的文件很大。如果你想尝试的话，可以这样编译：

 

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1. gcc -static -o print print.c  

在linux中，静态库为lib*.a，动态库为lib*.so。

下面我们来写一个库文件，然后生成一个静态库，然后尝试着调用一下它。

一个简单的add函数，头文件为

头文件对于的源文件：

下面我们来生成静态库：

输入：g++ -c add.cpp 生成.o目标文件

然后用ar命令进一步生成库libadd.a：

ar -crv libadd.a  add.o

这样就生成了一个静态链接库libadd.a。

下面我们来写一个测试文件：

[cpp] view plain copy

1. <span style="font-size:18px;">#include <iostream>  
2. #include "./addlib/add.h"  
3. using namespace std;  
4.   
5. int main()  
6. {  
7.     int number1 = 10;  
8.     int number2 = 90;  
9.     cout << "the result is " << add(number1, number2) << endl;  
10.     return 0;  
11. }</span>  

因为我的目录结构是add.cpp, addlib（文件夹），在addlib中是头文件和静态库，所以include用相对路径找到头文件add.h。

下面我们编译一下该文件：

 

[plain] view plain copy

1. g++ -o test test.cpp -L./addlib -ladd  

－Ｌ是指定加载库文件的路径

－ｌ是指定加载的库文件。

运行一下：

可见调用成功。

２．动态链接库

我们知道静态链接的话，文件会很大，往往实现很小的一个功能就需要占用很大的空间，而且每次库文件升级的话，都要重新编译源文件，很不方便。

具体下面如下：

对于静态编译的程序１和程序２，都应用库staticMath。在内存中就又两份相同的staticＭath目标文件，很浪费空间，一旦程序数量过多就很可能会内存不足。

这么大的内存才只能运行这几个程序，实在不甘心。

这样就又了动态库发挥威力的地方了。我们来看看动态链接的结果：

我们看到在这种模型中，两个程序只应用一个库，这个目标文件在内存中只有一份，供所有程序使用。

并且在程序运行过程中动态调用库文件，很方便，又不占空间，但是动态链接有一个缺点就是可移植性太差，如果两台电脑运行环境不同，动态库存放的位置不一样，很可能导致程序运行失败。

在具体的应用中，静态与动态应当合理选择！！！

下面我们来生成一个动态库：

输入：g++ -fPIC -shared -o libadd.so add.cpp

这样就生成了一个libadd.so的动态库。

下面我们用动态链接的方式编译test.cpp。

输入：g++ -o test test.cpp -L./addlib -ladd

该命令和刚刚静态链接一样。注意-l后面接的是lib与so中间的库名称。

我们执行一下：

发现不行，因为执行程序找不到libadd.so。

可以看到test执行程序用到的libadd.so没有找到。。。

原因是在/etc/ld.so.conf文件中设置了动态链接库了寻找路径。

可以看到有很多路径设置文件，在ld.so.conf.d中，我们在下面添加一下我们libadd.so的路径。

然后再执行一下ldconfig命令。

这下就可以成功执行test文件了。

注意一下，有人说为什么我程序中extern int number;可以直接编译不需要什么静态链接库，动态链接库。那是因为你在链接时已经将number变量定义的目标文件.o和源文件进行了链接，如：gcc -o main main.o test.o。如果你只是单纯的用main.o进行链接，是生成不了可执行目标文件的，如：gcc -o main main.ｃ会报告未定义的number引用。

综上说述，静态和动态链接库的选择要视情况而定。一般比较推荐动态链接方式，因为可以很好的节约内存，而且方便以后的库文件升级。

 

g++(gcc)编译选项

l -shared ：指定生成动态链接库。

l -static ：指定生成静态链接库。

l -fPIC ：表示编译为位置独立的代码，用于编译共享库。目标文件需要创建成位置无关码，念上就是在可执行程序装载它们的时候，它们可以放在可执行程序的内存里的任何地方。

l -L. ：表示要连接的库所在的目录。

l -l：指定链接时需要的动态库。编译器查找动态连接库时有隐含的命名规则，即在给出的名字前面加上lib，后面加上.a/.so来确定库的名称。

l -Wall ：生成所有警告信息。

l -ggdb ：此选项将尽可能的生成gdb的可以使用的调试信息。

l -g ：编译器在编译的时候产生调试信息。

l -c ：只激活预处理、编译和汇编,也就是把程序做成目标文件(.o文件)。

l -Wl,options ：把参数(options)传递给链接器ld。如果options中间有逗号,就将options分成多个选项,然后传递给链接程序。