【Linux】文件IO基础知识——下篇, 什么是软硬链接？如何用别人的动静态库？？

一，stderr

2. errno全局变量

二，文件系统

1. 软链接

2. 硬链接

三，静态库

1. 制作静态库

2. 自动化生成静态库 & 自动发布库与头文件

3. 如何使用第三方库

法（一）：修改系统文件库

法（二）：指定头文件与静态库文件（g++为例）（推荐）

四，动态库

1. 制作动态库

2. 对动态库进行打包&自动发布

法（一）：添加库环境变量

法（二）：动态链接库（推荐）

法（三）：建立软链接（推荐）

前言

建议先学习【Linux】文件描述符基础知识——上篇-CSDN博客

一，stderr

这里细化一下以往的理解，以往我们在学习文件描述符时，临时理解为有各自的文件，但实际上错误表也是指向显示器文件。

这个其实也比较好理解，错误信息，也是需要打印到显示器上的。

简单玩玩

很轻易的发现，，错误信息在stderr(cerr)的缓冲区, 操作中只将fd = 1重定向到 test.txt中。

等一下还有一个玩法：通过&1的指向,让2指向1的指向，当然./Test 已经重定向test.txt了。

2. errno全局变量

我们回顾一下C语言中errno函数，说白就是一个全局接收最后的错误码的变量。

头文件：<errno.h>

那如何使用呢？？平时perror()函数就会调用，strerror(error)函数也可以打印相关错误信息。

二，文件系统

大家可以先了解机械磁盘结构，寻址方法选择。

由上图可知，Inode记录Data Block中数据的各种属性，同时，在linux中，操作系统也通过Inode进行查找文件，文件名主要是方便我们辨认。

我们下命令行上尝试输入以下指令：

ls -al -i

问：为什么我们下载一个应用时需要很久的时间，但卸载时却很快？？？

答：我们回顾一下磁盘数据的分布，Inode记录文件属性，Data Blocks记录文件内容。删除操作时，Inode属性就修改为未被占用即可。如果我们误删了一个文件，只要我们能找到文件Inode的值，并且Inode和Data Block未被占用，我们就可以通过一下恢复工具进行复原。所以当我们在公司误删了一个大文件时，最好的办法时不要再操作电脑。

1. 软链接

语法：ln -s 源文件目标文件
示例：ln -s /path/to/source /path/to/link
创建软链接时，目标文件会指向源文件的路径。
软链接可以跨文件系统，也可以链接目录

2. 硬链接

语法：ln 源文件目标文件
示例：ln /path/to/source /path/to/link
创建硬链接时，目标文件会与源文件共享相同的inode和数据块。
硬链接只能链接文件，不能链接目录。
硬链接不能跨文件系统（因为Inode跟源文件相同，不同系统下，inode就不一定相同了）

注意：

软链接和硬链接的删除操作不会影响源文件，只会删除链接文件。
软链接的权限与源文件无关，而硬链接的权限与源文件相同。
软链接可以指向不存在的文件，而硬链接必须指向已经存在的文件。

问：我们在创建一个空目录时，引用计数器为什么是 2 ？？？

答：在目录中会自动创建2个文件 “.” " .." ，其中“.” 文件就是目录文件的硬链接。

三，静态库

我们先看平常的多文件编译

1. 制作静态库

但是别人想用你的源文件呢？？但你又不太想将源代码给他？

操作：将源文件编译成 .o文件，给他们提供头文件及编译好的.o文件。

然后将main的.o文件同，其他.o文件链接，形成可执行文件即可。

但我们会注意到，这样子我们得一个一个的对源文件进行编译，非常得繁琐，或许我们可以尝试进行打包。

这里我们得引入一个指令 ar——可以理解为：archive files 归档

ar -r(更新) -c(创建) lib[自定义].a

这个lib_myfunc.a 文件就是所谓的静态库

但这并不是一键完成，后面我们将通过makefile自动化生成。

2. 自动化生成静态库 & 自动发布库与头文件

我们修改一下makefile

  1 lib_myfunc.a: my_print.o my_lib.o  
  2   ar -rc lib_myfunc.a my_print.o my_lib.o
  3 
  4 my_lib.o:my_lib.cc
  5   g++ -c -std=c++11 -o $@ $^
  6 my_print.o:my_print.cc 
  7   g++ -c -std=c++11 -o $@ $^
  8 
  9 .PHONY:publish
 10 publish:
 11   mkdir -p publish/include
 12   mkdir -p publish/lib 
 13   cp -rf *.h ./publish/include 
 14   cp -rf *.a ./publish/lib
 15 
 16 
 17 .PHONY:clean
 18 clean:                                                             
 19   rm -rf *.o lib_myfunc.a publish

这样我们就将自动打包头文件，并做到同时更新最新的静态库。

3. 如何使用第三方库

法（一）：修改系统文件库

gcc头文件：一般放置在 /usr/include 文件中

库文件：一般放置在 /usr/lib 文件中

1. 首先向语言级头文件中添加我们的第三方头文件。

2. 库文件也是如此，添加第三方静态库。

3. 调用第三方库(以g++为例)

指令：g++ -stdc++11 源文件 -l自定义

参考：ar -r(更新) -c(创建) lib[自定义].a

因为g++与gcc, 在编译时默认调用操作系统中的各自的静态库，当需要使用第三方库时，需要手动链接第三方库。

这个操作有一些缺点，就是我们自己提供的头文件，静态库没有进行过安全验证，可能存在漏洞，因此不建议直接写在操作系统的头文件或库中。

法（二）：指定头文件与静态库文件（g++为例）（推荐）

直接用指令：

-I：指定头文件路径

-L：指定库路径

-l: 指定库文件

四，动态库

动态库和静态库是在编程中常用的两种库文件形式，它们之间的主要区别在于以下几个方面：

链接时机：静态库在编译时被链接到可执行文件中，而动态库被调用时被加载到内存中。
文件大小：静态库会将所有的代码和数据都包含在库文件中，因此会增加可执行文件的大小。而动态库只包含代码和数据的引用，因此可执行文件的大小会更小。
内存占用：静态库在可执行文件中被完全复制到内存中，因此会占用更多的内存空间。而动态库在运行时被加载到内存中，并且多个程序可以共享同一个动态库（存在于地址空间的共享区），因此可以减少内存占用。
更新和维护：静态库在可执行文件中，如果库文件需要更新或修复bug，需要重新编译和链接整个程序。而动态库可以独立于可执行文件进行更新和维护，只需要替换库文件即可。
可移植性：静态库在不同的操作系统和架构上需要重新编译，因为它们与可执行文件紧密绑定。而动态库可以在不同的操作系统和架构上共享使用。

总的来说，静态库适用于需要独立运行的程序，而动态库适用于多个程序共享使用的情况。选择使用哪种库文件形式取决于具体的需求和应用场景。（来自chatgpt）

1. 制作动态库

形成.o文件时，只需要添加-fPIC，形成一个与位置无关的动态库。

(感兴趣可以了解一下：

动态库是一种共享库，可以在多个程序中共享使用。使用动态库可以减小程序的体积，提高代码的复用性和维护性。

-fPIC选项告诉编译器生成位置无关的代码。生成位置无关代码的过程中，编译器会使用相对寻址而不是绝对寻址，以便在加载到内存时可以适应不同的内存地址。这样就可以将动态库加载到任意位置，而不需要修改代码。

总结起来，使用-fPIC选项编译代码可以生成位置无关的动态库，使得动态库可以在不同的内存地址加载而不需要修改代码。)（来自chatgpt）

2. 对动态库进行打包&自动发布

特殊之处：-shared 指令 .so 结尾

  5 lib_myfunc.so: my_print_d.o my_lib_d.o
  6   g++ -std=c++11 -shared -o  $@ $^
  7 
  8 my_print_d.o: my_print.cc
  9   g++ -std=c++11 -fPIC -c -o $@ $^
 10 my_lib_d.o: my_lib.cc
 11   g++ -std=c++11 -fPIC -c -o $@ $^

特点：

1. 如果静态库与动态库同名，则默认调用动态库。

2. 动静态库如果仅一个，编译器则有啥用啥；

3. 如果动静态库都存在，但要求是使用静态库则添加-static选项即可

但是问题来了，下面我们编译链接完成，形成可执行程序a.out，但由于动态链接是在运行时，才被加载，所以错误才显现。