动静态库（Linux）

文章目录

前言
一、静态库
二、动态库
三、深入理解动态库
总结

前言

我们之前用过c语言的库.Linux中默认的都是使用动态库，如果想要使用静态库，就必须加上-static选项。默认都是安装的动态库，系统中一般没有静态库，如果要使用，就需要自己安装。
Linux下动态库是以.so结尾的，静态库是以.a结尾的。
无论是动态库还是静态库，都有自己的名字。比如libc.so，库的名字需要去掉前缀lib,去掉后缀.so,那么这就是一个c标准库。

一、静态库

什么是库呢？？
库本质就是把一些.o结合放在一起就是我们使用的库

我们只要拥有.o文件和.h文件就可以调用相关的函数。比如下面的例子

add.h

#pragma once
int add(int x,int y);

add.c


#include "add.h"
int add(int x,int y)
{
    return x+y;
}

myfile.c


#include "myfile.h"

//打开
myFILE*myopen(const char*path,const char*mode)
{
    int flag=0;
    if(strcmp(mode,"w")==0)
    {
        flag|=O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC;
    }
    else if(strcmp(mode,"a")==0)
    {
        flag|=O_CREAT|O_APPEND|O_TRUNC;
    }
    else if(strcmp(mode,"r")==0)
    {
        flag|=O_RDONLY;
    }
    else
    {
        return NULL;
    }
    int fd=0;
    if(flag&O_RDONLY)
    {
        fd=open(path,flag);
    }
    else
    {
        umask(0);
        fd=open(path,flag,0664);
    }

    myFILE*fp=(myFILE*)malloc(sizeof(myFILE));
    fp->inode=fd;
    fp->pos=0;
    fp->cap=MAX;
    fp->flushmode=FLUSHLINE;
    return fp;

}
void myfflush(myFILE*fp)
{
    write(fp->inode,fp->buffer,fp->pos);
    fp->pos=0;
}
//写文件
int myfwrite(const void *ptr,size_t n,myFILE*fp)
{
    //首先放到缓冲区
    memcpy(fp->buffer+fp->pos,ptr,n);
    fp->pos+=n;

    //判断是否需要刷新
    if(fp->flushmode==1&&fp->buffer[fp->pos-1]=='\n')
    {
        myfflush(fp);
    }
    if(fp->flushmode==2&&fp->pos==fp->cap)
    {
        myfflush(fp);
    }
    return n;
}
//关闭
void  myclose(myFILE*fp)
{
    //进程退出先刷新
    myfflush(fp);
    close(fp->inode);
     free(fp);
}

myfile.h

#pragma once 

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#define FLUSHLINE 1
#define FLUSHFULL 2
#define FLUSHNO 3
#define MAX 4096

typedef struct myFILE
{
    int inode;
    char buffer[MAX];
    int pos;
    int cap;
    int flushmode;

}myFILE;

//打开
myFILE*myopen(const char*path,const char*mode);
//写文件
int myfwrite(const void *ptr,size_t n,myFILE*fp);
//刷新
void myfflush(myFILE*fp);
//关闭
void myclose(myFILE*fp);

测试代码test.c

#include <stdio.h>
#include "add.h"
#include "myfile.h"

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;
    int sum=add(x,y);
    printf("%d+%d=%d\n",x,y,sum);

    myFILE*fp=myopen("file.txt","w");
    if(fp==NULL) 
    {
        perror("myopen:");
        return 1;
    }
    
    int cnt=5;
    char buffer[64]={"hello world\n"};
    while(cnt--)
    {
        myfwrite(buffer,64,fp);
    }
    myclose(fp);

    
    return 0;
}

1.正常测试
下面是我们的结构，我们自己写了两个add和myfile两个函数文件1，我们并不像把.c文件给user,但是好像让他用我们的函数，我们就可以把.o和.h给他，然后这个用户自己写main函数就可以。

我们测试一下效果

我们运行看一下结果

确实完成了我们的任务。
2.打包测试
我们同样也可以把这些.o文件进行打包操作，形成一个文件
在静态库下我们用的打包操作是：ar -rc ,注意按照库的格式命名
查看打包库的情况：ar -tv

把打包的库文件和.h拷贝到该用户下，编译运行test.c

我们后发现报错了？？？这是为什么呢？？？
我们自己安装的属于第三方库，系统默认回去自己默认的路径去寻找，就不会找到这个库文件，虽然他们在同一路径下。

我们需要指明库的路径和库名称，采用下面指令
gcc 文件 -L(跟路径) -l（跟库名称）

为什么要有库呢？？测试目标文件生成之后，静态库就可以删掉了，程序照样可以正常运行

为什么要有库呢？？
1.提高开发效率
2.隐藏源代码

二、动态库

同样还是上面的代码，我们继续测试动态库

1.正常测试
我们如果想要对动态库进行编辑，需要带上 -fPIC（产生位置无关码）选项

我们如果想对这些.o文件进行打包，我们需要借助-shared（动态格式）选项，对动态库打包不需要其他选项，直接使用gcc就可以

此时我们就可以正常对test.c进行编译。但是会报错

此时就与静态库相同，动态库也属于第三方库，需要指定库的路径和库名称

我们平时使用的库都是把.o文件和.h文件进行打包，上传到网络中，使用者将库下载下来，进阶捷报就可以正常操作了。

下面我们模拟一下这个过程
makefie中内容


libmyc.so:add.o myfile.o
	gcc -shared -o $@ $^
%.o:%.c
	gcc -c -fPIC $<

.PHONY:clean
clean:
	rm -rf *.o libmyc.so  mylib mylib.tgz

.PHONY:output
output:
	mkdir -p mylib/include
	mkdir -p mylib/lib
	cp -rf *.h mylib/include
	cp -rf *.so mylib/lib
	tar czf mylib.tgz mylib

2.安装测试
我们进行make output操作将相应的内容进行打包

用户把这个包下载下来，并且解压到自己的路径下，之后把这个压缩包删除就可以。
所谓的把库安装到系统中，本质就是把对应的文件拷贝到系统指定的路径中。

下面我们再次进行编译，我们可以发现报了一个这样的错误

头文件找不到，Linux下查找头文件会在当前路径和库对应的路径进行查找，我们的.h文件不在在下级路径下，系统自然就找不到。
我们需要用到-I(大写i)指定头文件路径，同时用-L(指定库路径)和-l(指定库名称)

3.运行测试
我们正常运行看一下

发现报错了？？这是为什么呢？？
编译时我们确定了编译环境所需要的路径以及一系列东西，但是对于运行程序的进程来说，并不知道库的路径（第三方库）。

我们也可以用ldd查看链接了哪些库

我们要解决这个有四种方法 🌟直接把所使用的库拷贝到系统指定的路径下，一般是/usr/lib（sudo提权）

🌟使用环境变量LD_LINRARY_PATH,这个环境变量是指，操作系统查找库文件时候，除了去系统指定的目录去查找，同时也会去这个路径下查找

但是如果我们关掉机器，重新打开，这个环境变量就会消失。如果想让他一直存在，可以在跟目录下的_bash_profile和.bashrc修改即可

🌟使用软链接的方式

🌟设置配置文件/etc/ld.so.conf.d
将库的路径放在这个目录中，目录名称必须以.conf结尾，之后使用ldconfig使配置生效

4.动态库&&静态库
🌟如果动态库和静态库同时存在，系统自动使用动态库，如果非要使用静态库，加-static选项
🌟如果我们所用的文件只存在静态库，系统将把这个链接静态库，其余正常链接静态库
🌟如果我们只提供动态库，非得想要静态链接，会报错

三、深入理解动态库

1.系统角度

运行代码，首先创建task_struct ,进程地址空间，将磁盘中test.c文件加载进内存，填写页表内容。动静态库在磁盘中也是一个个的文件，也要加载到内存，放在页表中，与物理内存建立映射。
🌟静态库：把test.c和libmyc.o一起加载到内存中，放在一起。运行时就不需要寻找库了。
🌟动态库：把test.c和libmyc.sof分别加载到内存中，其中动态库会被放在进程地址空间的共享区中。当调用这个库时，去共享区中查找，如果存在这个库，就跳转到共享库中调用。如果不存在就加载到内存中。如果其他文件要调用这个动态库，就直接去调用即可，不用再进行加载。动态库也叫做共享库，本质就是进程中代码和数据仅存在一份。

补充： 1.进程地址空间的内容初始化是根据文件的代码数据进行填充的。
2.进程同样要对这些库进行管理，怎么管理呢？？先描述，在组织
3.那些库加载了，那些库没有被加载，由操作系统自动完成。
2.编译角度
在磁盘中的文件中代码和数据在没有加载进入内存之前，也有自己对应的地址，数据和代码按照一定的格式进行存储。我们就可以用这个初始化我们进程的进程地址空间了。
编址方式有两种：绝对地址和相对地址，机器一般使用绝对编制的方式。