静态库和动态库制作

什么是库

库文件是计算机上的一类文件，提供给使用者一些开箱即用的变量、函数或类。静态库和动态库，静态库和动态库的区别体现在程序的链接阶段：静态库在程序的链接阶段被复制到了程序中；动态库在链接阶段没有被复制到程序中，而是程序在运行时由系统动态加载到内存中供程序调用。

假设当前目录下有以下文件

├── main.c

├── tools.c

└── tools.h

tools.h 包含get_sum函数的声明

#ifndef tools_h
#define tools_h
int get_sum(int a,int b);
#endif /* tools_h */

tools.c 包含get_sum函数的定义

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int get_sum(int a, int b){
    return a+b;
}

main.c 需要使用到get_sum函数

#include <stdio.h>
#include "tools.h"

int main(){
    printf("%d\n",get_sum(12,12));
    return 0;
}

静态库

在程序的链接阶段被复制到了程序中，编译完后就不再需要引入的库了。

命名规则

在Linux平台下：libxxx.a

libxxx.a：库文件的名字

lib:前缀（固定）

xxx：库的名字，自己起

.a：后缀（固定）

windows：libxxx.lib

制作方法

tools.c

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int get_sum(int a, int b){
    return a+b;
}

tools.h

#ifndef tools_h
#define tools_h
int get_sum(int a,int b);
#endif /* tools_h */

上述源文件包含一个求和函数，现在我们想把它打包成一个库供其他程序使用。

获得.o文件

使用-c参数，只生成汇编程序，不进行链接
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gcc -c tools.c
将.o文件打包，使用ar工具(archive)
1
ar rcs libtools.a tools.o
r：将文件插入备存文件中，即libtools.a

c：create，创建备存文件

s：缩引

使用方法

此时文件结构：

├── libtools.a

├── main.c

├── tools.c

├── tools.h

└── tools.o

为了测试调用库中的文件，现在删除tools.c，tools.o，但不能删除tools.h，使用静态库来编译程序的时候需要用到，tools.h中保存了库文件中函数的定义。

现在目录结构：

├── libtools.a

├── main.c

└── tools.h

现在使用库文件libtools.a来编译main.c，需要指定-I(大i)，-l -L参数

-I（大i，Include）:指定头文件路径

-l ：库的名字

-L：库文件的路径

1	$ gcc main.c -o app -I ./ -l tools -L ./

动态库

命名规则

Linux：libxxx.so

lib：前缀（固定）

xxx：库的名字

.so：后缀（固定）

在Linux下是一个可执行文件

windows：libxxx.dll

制作方法

假设此时目录结构：

├── main.c

├── tools.c

└── tools.h

内容和1、一致

获得和位置无关的.o文件，需要添加 -fpic参数，在某些平台可能需要-fPIC
1
$ gcc -c -fpic tools.c
生成tools.o
获得动态库
1
$ gcc -shared tools.o -o libtools.so

现在动态库就制作好了，此时目录结构：

├── libtools.so

├── main.c

├── tools.c

├── tools.h

└── tools.o

使用方法

编译main.c

-I（大i，Include）:指定头文件路径

-l ：库的名字

-L：库文件的路径
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$ gcc main.c -o app -I ./ -l tools -L ./

运行app

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$ ./main
$ ./app
./app: error while loading shared libraries: libtools.so: cannot open shared object file: No such file or directory

此时报错了，原因是没有找到动态库，此时需要手动置顶动态库的地址。

ldd，该命令可以查看一个程序的依赖关系，即需要导入哪些动态库

$ ldd ./app
	linux-vdso.so.1 (0x00007ffdab47f000)
	libtools.so => not found
	libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fd4861ad000)
	/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fd4867a0000)

可以看到，运行该程序需要libtools.so，此时显示未找到。

指定动态库路径

假设动态库所在路径为/home/so

临时指定，只在当前终端有效，关闭了或其他终端都不可用。

1	$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/so

长期指定

# 将上述命令写入用户的配置文件.bashrc，这样每次打开新的终端都会执行上面的代码
vim ~/home/.bashrc
# 在打开的文件最后写入 export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/so
# 保存退出

再次运行app

$ ./app
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$ ldd app
$ ldd ./app                           # 查看app的依赖
        linux-vdso.so.1 (0x00007fff4c1b5000)
        libtools.so => /home/so/libtools.so (0x00007f470e7fd000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f470e40c000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f470ec01000)

原理

静态库：GCC进行链接时，将静态库中的代码打包到可执行程序中
动态库：GCC进行链接时，动态库的代码不会被打包到可执行程序中，只包含依赖
程序启动之后，动态库会被动态加载到内存中，通过ldd（list dynamic dependencies）命令检查动态库依赖关系。
如何定位共享库文件呢？

当系统加载可执行程序时，能够指导其所依赖的库的名字，但是还需要知道绝对路径，此时需要系统的动态载入器来获取动态库的绝对路径。

对于elf格式的可执行程序，有ld-linux.so来完成，它先后搜索DT_RPATH段，环境变量LD_LIBRARY_PATH，/etc/ld.so.cache文件列表，/lib/，/usr/lib目录找到库文件后将其载入内存。