十一、动态库和静态库

11.1 动态库和静态库定义

11.2 动静态库的基本原理

11.3 静态库的打包与使用

11.3.1 静态库的打包

11.3.2 静态库的使用

11.4 动态库的打包与使用

11.4.1 动态库的打包

11.4.2 动态库的使用

11.5 动态库的加载

十一、动态库和静态库

11.1 动态库和静态库定义

静态库定义：

静态库（.a）：程序在编译链接的时候把库的代码链接到可执行文件中，程序运行的时候将不再需要静态库

在 Linux 其后缀名一般为 “.a”，在Windows下其后缀一般为 “.lib”

动态库定义：

动态库（.so）：程序在运行的时候才去链接动态库的代码，多个程序共享使用库的代码

在 Linux下动态库一般后缀名为“.so”，在Windows下其后缀一般为 “.dll”

ldd 命令查看可执行程序所依赖的库

ldd 可执行程序名字

这里可执行程序所依赖的其中一个库是 libc.so.6，它实际上就是 C动态库，当我们去掉一个动静态库的前缀 lib，再去掉后缀 .so 及其后面的版本号，剩下的就是这个库的名字，比如 lib.so.6 去掉前缀和后缀后就剩下 c ，c 就是这个动态库的名字

file 命令则辨别可执行程序的类型，是静态库还是动态库

file 可执行文件名字

注：gcc/g++ 在编译时默认使用动态库进行链接

若想进行静态链接，可以携带一个 -static 选项

gcc -o mytest-s test.c -static //此选项对生成的文件采用静态链接

静态链接生成的可执行程序并不依赖其他库文件，此时当我们使用 ldd 命令查看该可执行程序所依赖的库文件时就会看到以下信息

明显发现静态链接生成的可执行程序的文件大小，比动态链接生成的可执行程序的文件大小要大得多

注意：使用 -static 首先要安装静态库，因为Linux下没自带有，输入如下指令进行安装，输入用户密码即可进行安装

//C语言静态库安装
sudo yum install -y glibc-static
//C++静态库安装
sudo yum install -y libstdc++-static

11.2 动静态库的基本原理

动静态库的本质是一堆目标文件(xxx.o)的集合

一个源程序经过以下步骤才会变成可执行程序：

预处理：完成头文件展开、去注释、宏替换、条件编译等，最终形成 xxx.i 文件
编译：完成词法分析、语法分析、语义分析、符号汇总等，检查无误后将代码翻译成汇编指令，最终形成 xxx.s 文件
汇编：将汇编指令转换成二进制指令，最终形成 xxx.o 文件
链接：将生成的各个xxx.o文件进行链接，最终形成可执行程序

动静库就是多个源文件经过预处理、编译、汇编，然后形成多个 .o 文件，然后再将这些 .o 文件链接起来，最终形成一个可执行程序

所有库本质都是一堆目标文件(xxx.o)的集合，库的文件当中并不包含主函数（main函数），而只是包含了大量的方法以供其他程序调用

11.3 静态库的打包与使用

11.3.1 静态库的打包

测试使用代码

add.h

#pragma once

extern int add(int x, int y);

add.c

#include "add.h"

int add(int x, int y)
{
    return x+y;
}

sub.h

#pragma once

extern int sub(int x, int y);

sub.c

#include "sub.h"

int sub(int x, int y)
{
    return x-y;
}

目的：使用 add.c 和 sub.c 生成一个库

先介绍相关命令

gcc –c 源文件 –o 生成目标文件

“-c”选项把代码转换成二进制代码，即汇编完成就停下来，“-o”是指生成的目标文件

ar -rc 生成库的名字 源文件...

ar 命令是 gnu 的归档工具，常用于将目标文件打包为静态库，ar(archive)

-r(replace)：若静态库文件当中的目标文件有更新，则用新的目标文件替换旧的目标文件
-c(create)：建立静态库文件

（1）将源文件编译生成 .o 文件

（2）使用 ar 命令生成静态库

（3）将头文件和生成的静态库组织起来，打包到同一个文件，再压缩就可以发给别人，别人就使用了

这样一个静态库就打包好了，但是使用一条条命令敲太麻烦了，可以使用 Makefile

libmymath.a:myadd.o mysub.o    
    ar -rc $@ $^    
myadd.o:add.c    
    gcc -c add.c -o myadd.o    
mysub.o:sub.c    
    gcc -c sub.c -o mysub.o    
    
.PHONY:clean    
clean:    
    rm -rf *.o libmymath.a mylib    
    
.PHONY:output 
output:     
    mkdir -p mylib/include    
    mkdir -p mylib/lib    
    cp -f *.a mylib/lib    
    cp -f *.h mylib/include

注：output 就是把相关文件打包在一起

再 output 打包，进行压缩就可以发给别人了

11.3.2 静态库的使用

比如，张三想要使用这个库，你把库打包给了张三，张三解压到了自己的目录下，然后张三尝试使用你提供的库

测试代码：

该目录下只有一个测试的源文件和你提供的库

使用gcc编译main.c生成可执行程序时需要携带三个选项

-I：指定头文件搜索路径（大写的i）
-L：指定库文件搜索路径
-l：指明需要链接库文件路径下的哪一个库（L的小写）

不指明这三个选项是编译不了的

gcc test.c -o mytest -I./mylib/include -L./mylib/lib -lmymath

注：

因为编译器不知道你所包含的头文件add.h，sub.h在哪里，所以需要指定头文件的搜索路径
头文件 add.h，sub.h 当中只有 add()，sub() 函数的声明，并没有该函数的定义，所以还需要指定所要链接库文件的搜索路径
我们需要指明需要链接库文件路径下的哪一个库，因为 lib 目录下可能会有大量的库文件，编译器不知道使用哪一个库
库文件名去掉前缀 lib，再去掉后缀 .so 或 .a 及其后面的版本号，剩下的就是库的名字
-I，-L，-l 选项后面可带空格也可以不带
我们平时使用 C/C++ 的头文件不用加这么繁琐的选项可以直接编译，这是因为我们所写的库不在系统的默认路径下
还要 -l（L的小写）指定库名字是因为要链接的是哪一个库编译器是不知道的，而我们使用的 C/C++ 头文件编译器默找的就是 C/C++ 的库，所以我们自己或他人写的库要指定库的名字

file 查看一下

怎么这么奇怪，我提供的不是静态库码，怎么还是动态链接？

gcc 默认是动态链接的（建议行为），对于特定的一个库，究竟是动态链接还是静态链接，取决于你提供的是动态库还是静态库
一个可执行性程序不可能只依赖一个库函数，也就是说必须依赖多个库函数
但是，假设动静态库同时给你，编译器只能把静态库拷贝到可执行程序里面，然后只能进行动态链接，哪怕只有一个动态库剩下的全是静态库，链接依旧是动态链接
全部提供的是动态库，链接也是动态链接；提供有指定的静态库，再以静态的方式编译，这样链接就是静态链接

我们可以试着把库拷贝到系统路径下

进行拷贝

编译，运行

注：需要指明需要链接库文件路径下的哪一个库，因为编译的时候默认就找的是C库（使用的是 C语言）

实际上我们拷贝头文件和库文件到系统路径下的过程，就是安装的过程

记得把自己拷贝到系统路径下文件删去！！

11.4 动态库的打包与使用

11.4.1 动态库的打包

代码依旧是上面的

（1）将源文件编译生成 .o 文件，这里要给 gcc 加多一个选项

-fPIC(position independent code)：产生位置无关码

（2）生成动态库时我们不必使用ar命令，使用 gcc 生成动态库即可，这里也是多加了一个选项 -shared

gcc -shared -o libmymath.so sub.o add.o

（3）将头文件和生成的动态库组织起来，打包到同一个文件，再压缩就可以发给别人，别人就使用了

这样一个动态库就打包好了，但是使用一条条命令敲太麻烦了，可以使用 Makefile

直接 make 就可以生成一个动态库了

再 make output 打包，进行压缩就可以发给别人进行使用了

11.4.2 动态库的使用

比如，张三想要使用这个库，你把库打包给了张三，张三解压到了自己的目录下，然后张三尝试使用你提供的库，测试代码依旧是上面的

该目录下只有一个测试的源文件和你提供的库

使用该动态库的方法与刚才我们使用静态库的方法一样，我们既可以使用 -I，-L，-l 这三个选项来生成可执行程序，也可以先将头文件和库文件拷贝到系统目录下，然后仅使用 -l（L的小写）选项指明需要链接的库名字来生成可执行程序

-I：指定头文件搜索路径（大写的i）
-L：指定库文件搜索路径
-l：指明需要链接库文件路径下的哪一个库（L的小写）

gcc test.c -o mytest  -I./mylib/include -L./mylib/lib -lmymath

但是这次程序运行不了，可执行程序运行起来后，操作系统找不到该可执行程序所依赖的动态库

ldd 查看

解决该问题的方法有以下三个：

（1）第一个是将库函数和相关的头文件拷贝到系统路径下，一般拷贝到这两个目录下，这个就不测试了

（2）更改添加 LD_LIBRARY_PATH

动态库加载会在系统路径下查找，也会在 LD_LIBRARY_PATH 这个环境变量下查找，添加这个动态库的路径到这个环境变量里面

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/fy/code/code_linux/code_202301_12/d7/mylib/lib

再次运行

注：export 添加这个动态库的路径到这个环境变量里面，只会在当前登录的 shell 有效，下次登录无效，程序依旧无法运行

（3）配置 /ect/ld.so.conf.d/ 文件

可以通过配置 /etc/ld.so.conf.d/ 的方式解决该问题，/etc/ld.so.conf.d/ 路径下存放的全部都是以 .conf 为后缀的配置文件，而这些配置文件当中存放的都是路径，系统会自动在 /etc/ld.so.conf.d/ 路径下找所有配置文件里面的路径，之后就会在每个路径下查找你所需要的库

若是将自己库文件的路径也放到该路径下，那么当可执行程序运行时，系统就能够找到这个库文件了

在这个路径下新建一个以 .conf 结尾的文件