Linux下靜態庫和動態庫的建立和使用

由於windows和linux的平台不同（主要是編譯器、彙編器和聯結器的不同），因此二者庫的二進位制是不相容的），本文僅僅介紹linux系統下的庫。

庫就是寫好的現有的，成熟的，可以復用的**。現實中每個程式都要依賴很多基礎的底層庫，不可能每個人的**都從零開始，因此庫的存在意義非同尋常。

本質上來說庫是一種可執行**的二進位制形式，可以被作業系統載入記憶體執行。

庫有兩種：靜態庫（.a、.lib）和動態庫（.so、.dll）。windows上對應的是.lib和.dll，linux上對應的是.a和.so。

本文主要講解linux下的靜態庫和動態庫的建立和使用。

gcc -c ***.c -o ***.o:這個命令就是將我們編寫的原始檔***.c(.c檔案或者是.cpp檔案) 編譯為目標檔案***.o(.o檔案)。

gcc ***1.o ***2.o -o ***.out：將上面生成的多個.o檔案鏈結生成乙個可執行檔案***.out。不加-o選項預設生成的可執行檔名為a.out。

首先準備好測試**：我們這裡使用vscode編寫三個檔案：hello.h、hello.c和main.c檔案。

檔案的結構也是我們最熟悉的，檔案結構如下：

|-- hello.h

|-- hello.c

|-- main.c

在hello.h這個標頭檔案中我們只宣告函式printhel而不定義，而是在hello.c原始檔中進行定義，而在main.c中呼叫該函式。

三個程式檔案**如下：

hello.h標頭檔案包含的是函式的宣告：

hello.h
#ifndef hello_h_
#define hello_h_
void
printhel()
;#endif

hello.c包含的是標頭檔案的中宣告函式的定義：

hello.c
#include
"hello.h"
#include
void
printhel()

main.c檔案中呼叫了該函式：

/main.c./
#include
#include
"hello.h"
intmain()

至此，我們的測試**就準備好了，雖然很簡單，但是還是能說明問題的，下面繼續。

處理思路：

我們有幾種方法編譯這幾個檔案生成最終的可執行檔案：

1）通過編譯多個原始檔，直接將目標**合成乙個.o檔案。

2）通過建立靜態鏈結庫libhel.a，使得main函式呼叫printhel函式時可呼叫靜態鏈結庫。

3）通過建立動態鏈結庫libhel.so，使得main函式呼叫printhel函式時可呼叫靜態鏈結庫。

編譯hello.c:

# gcc -c hello.c -o hello.o

會生成hello.o目標檔案。

同理編譯main.c：

# gcc -c main.c -o main.o

會生成main.o目標檔案。

# gcc hello.o main.o -o execuate

會生成execuate這個檔案。

執行可執行檔案：

# ./execuate

hello!

至此，我們的編譯工作就算是完成了，但是如果工程很大的話，有多個標頭檔案和原始檔的話，這樣編譯很麻煩，而且產生的可執行檔案很大，會造成空間浪費。最好的方法就是將hello.c編譯為庫，其中的函式就成為了庫函式。這和math庫沒有什麼區別。

下面我們會僅此呢個實操，將原始檔編譯成靜態庫和動態庫。

有了上面的基礎之後，我們分別介紹一下什麼是靜態庫，什麼是動態庫，下面先介紹靜態庫。

之所以稱為「靜態庫」，是因為在鏈結階段，會將彙編生成的目標檔案.o與引用到的庫一起鏈結打包到可執行檔案中。因此對應的鏈結方式稱為靜態鏈結。

試想一下，靜態庫與彙編生成的目標檔案一起鏈結為可執行檔案，那麼靜態庫必定跟.o檔案格式相似。其實乙個靜態庫可以簡單看成是一組目標檔案（.o檔案）的集合，即很多目標檔案經過壓縮打包後形成的乙個檔案。

靜態庫特點總結：

靜態庫對函式庫的鏈結是放在編譯時期完成的。

程式在執行時與函式庫再無瓜葛，移植方便。

在linux下靜態庫的名字一般是lib***.a。其中***是該庫的名字，字尾是.a。

# gcc -c hello.c -o hello.o

然後檢視一下果然多了乙個hello.o檔案：

# ls

hello.c hello.h hello.o main.c

ar -cr libhel.a hello.o

引數解析：

-c:表示建立

-r: 表示replace，如果存在則用新生成的進行替換。

再檢視目錄的話就會多出來乙個名為libhel.a的檔案，這個就是生成的靜態庫。

# ls

hello.c hello.h hello.o libhel.a main.c

在使用靜態庫之前還是來熟悉一下幾個gcc的選項引數：

-l:-l選項指定額外的函式庫的搜尋路徑，如果不指定的話，則只會搜尋gcc的預設路徑，比如有：/usr/lib等，不會搜尋到我們剛才建立的靜態庫。

-l:-l選項是指在連線時候指定連線的函式庫名字。比如這裡就是函式庫名：-lhel。

注意：-l 後面不需要完成的名字，而是去掉了前面的lib字首以及.a字尾名。

# gcc main.c -l. -lhel -o execuate

至此那個可執行檔案：

./execuate

hello!

動態庫的建立和使用和上面的靜態庫使用差不多，只不過個別的命令的變化.

由目標檔案.o生成動態庫：

# gcc -shared -fpic -o libmyhello.so hello.o

然後就會生成libmyhello.so動態庫。在這李我們可以看出乙個區別就是建立動態庫不需要ar等打包工具，直接由gcc編譯器就可建立。

2. 使用動態庫

使用的命令和使用靜態庫是一樣的：

# gcc main.c -l. -lmyhello -o hhh

上述命令生成可執行檔案hhh。

執行生成的可執行檔案

./hhh

error while loading shared libraries: libmyhello.so: cannot open shared object file: no such file or directory

錯誤提示，找不到動態庫檔案libmyhello.so。程式在執行時，會查詢需要的動態庫檔案。若找到，則載入動態庫，否則將提示類似上述錯誤而終止程式執行。有多種方法可以解決。

最簡單的就是將檔案libmyhello.so複製到目錄/usr/lib中，因為/usr/lib是gcc編譯器查詢庫的預設路徑之一：

$ sudo

cp libmyhello.so /usr/lib

然後執行：

./hhh

hello!

參考資料：

每天進步一點點！

2020/8/09 成都

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