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7.静态库和共享(动态)库

时间:2023-08-10 13:13:17浏览次数:46  
标签:文件 gcc 静态 so 共享 动态

7.静态库和共享(动态)库

7.1库的介绍

什么是库

库是二进制文件,是源代码文件的另一种表现形式,是加了密的源代码;

是一些功能相近或者是相似的函数的集合体。

使用库有什么好处

▶ 提高代码的可重用性,而且还可以提高程序的健壮性;

▶ 可以减少开发者的代码开发量,缩短开发周期。

库制作完成后,如何给用户使用

▶ 头文件---包含了库函数的声明

▶ 库文件---包含了库函数的代码实现

注意: 库不能单独使用,只能作为其他执行程序的一部分完成某些功能,也就是说只能被其他程序调用才能使用。

库可分静态库(static library)和共享库(shared library)

7.2静态库(static library)

静态库可以认为是一些目标代码的集合,是在可执行程序运行前就已经加入到执行码中,成为执行程序的一部分。按照习惯,一般以.a做为文件后缀名。

静态库的命名一般分为三个部分:

▶ 前缀:lib

▶ 库名称:自定义即可,如test

▶ 后缀:.a

所以最终的静态库的名字应该为:libtest.a

静态库的制作

下面以fun1.c , fun2.c和head.h三个文件为例讲述静态库的制作和使用,其中head.h文件中有函数的声明, fun1.c和fun2.c中有函数的实现。

步骤1:将c源文件生成对应的.o文件

          gcc -c fun1.c fun2.c

或者分别生成.o文件:

         gcc -c fun1.c -o fun1.o

         gcc -c fun2.c -o fun2.o

步骤2:使用打包工具ar将准备好的.o文件打包为.a文件

■ 在使用ar工具是时候需要添加参数rcs

▶ r更新、c创建、s建立索引

■ 命令:ar rcs 静态库名 .o文件

▶ ar rcs libtest1.a fun1.o fun2.o

静态库的使用

静态库制作完成之后,需要将.a文件和头文件一定发布给用户。

假设测试文件为main.c,静态库文件为libtest1.a,头文件为head.h

用到的参数:

▶ -L:指定要连接的库的所在目录

▶ -l:指定链接时需要的静态库,去掉前缀和后缀

▶ -I: 指定main.c文件用到的头文件head.h所在的路径

gcc -o main1 main.c -L./ -ltest1 -I./

静态库的优缺点

■优点:

▶ 函数库最终被打包到应用程序中,实现是函数本地化,寻址方便、速度快

(库函数调用效率==自定义函数使用效率)

▶ 程序在运行时与函数库再无瓜葛,移植方便

■ 缺点:

▶ 消耗系统资源较大,每个进程使用静态库都要复制一份,无端浪费内存

▶ 静态库会给程序的更新、部署和发布带来麻烦。如果静态库libxxx.a更新了,所有使用它的应用程序都需要重新编译、发布给用户(对于玩家来说,可能是一个很小的改动,却导致整个程序重新下载)。

7.3共享库(shared library)/动态库

共享库在程序编译时并不会被连接到目标代码中,而是在程序运行是才被载入。不同的应用程序如果调用相同的库,那么在内存里只需要有一份该共享库的拷贝,规避了空间浪费问题。动态库在程序运行时才被载入,也解决了静态库对程序的更新、部署和发布会带来麻烦。用户只需要更新动态库即可,增量更新。为什么需要动态库,其实也是静态库的特点导致。

按照习惯,一般以”.so”做为文件后缀名。共享库的命名一般分为三个部分:

▶ 前缀:lib

▶ 库名称:自己定义即可,如test

▶ 后缀:.so

所以最终的静态库的名字应该为:libtest.so

共享库的制作

1.生成目标文件.o,此时要加编译选项:-fPIC(fpic)

gcc -fpic -c fun1.c fun2.c

参数:-fpic创建与地址无关的编译程序(pic, position independent code),目的就是为了能够在多个应用程序间共享。

2.生成共享库,此时要加链接器选项: -shared(指定生成动态链接库

gcc -shared fun1.o fun2.o -o libtest2.so

共享库的使用

引用动态库编译成可执行文件(跟静态库方式一样):

用到的参数:

▶ -L:指定要连接的库的所在目录

▶ -l:指定链接时需要的动态库,去掉前缀和后缀

▶ -I: 指定main.c文件用到的头文件head.h所在的路径

gcc main.c -I./ -L./ -ltest2 -o main2

然后运行:./main2,发现竟然报错了。

分析为什么在执行的时候找不到libtest2.so库

▶ 当系统加载可执行代码时候,能够知道其所依赖的库的名字,但是还需要知道所依赖的库的绝对路径。此时就需要系统动态载入器(dynamic linker/loader)。

ldd命令可以查看可执行文件依赖的库文件,执行ldd main2,可以发现libtest2.so找不到。

对于elf格式的可执行程序,是由ld-linux.so来完成的,它先后搜索elf文件的 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。

使用file命令可以查看文件的类型: file main2

如何让系统找到共享库

▶ 拷贝自己制作的共享库到/lib或者/usr/lib

▶ 临时设置LD_LIBRARY_PATH:

♢ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径

▶ 永久设置,把export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径,设置到∼/.bashrc文件中, 然后再执行下列三种办法之一:

♢ 执行. ~/.bashrc使配置文件生效(第一个.后面有一个空格)

♢ 执行source ~/.bashrc配置文件生效

♢ 退出当前终端,然后再次登陆也可以使配置文件生效

▶ 永久设置,把export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径,设置到/etc/profile文件中

▶ 将其添加到 /etc/ld.so.cache文件中

♢ 编辑/etc/ld.so.conf文件,加入库文件所在目录的路径

♢ 运行sudo ldconfig -v,该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

解决了库的路径问题之后,再次ldd命令可以查看可执行文件依赖的库文件, ldd main2:

共享库的特点

▶ 动态库把对一些库函数的链接载入推迟到程序运行的时期。

▶ 可以实现进程之间的资源共享。(因此动态库也称为共享库)

▶ 将一些程序升级变得简单。

▶ 甚至可以真正做到链接载入完全由程序员在程序代码中控制(显示调用)

7.4比较静态库和动态库的优缺点

静态库的优点:

1.执行速度快, 是因为静态库已经编译到可执行文件内部了

2.移植方便, 不依赖域其他的库文件

缺点:

1.耗费内存, 是由于每一个静态库的可执行程序都会加载一次

2.部署更新麻烦, 因为静态库修改以后所有的调用到这个静态库的可执行文

件都需要重新编译

动态库的优点:

1.节省内存

2.部署升级更新方便, 只需替换动态库即可, 然后再重启服务.

缺点:

1.加载速度比静态库慢

2.移植性差, 需要把所有用到的动态库都移植。

由于由静态库生成的可执行文件是把静态库加载到了其内部,所以静态库生成的可执行文件一般会比动态库大。

静态库的制作过程:
1.将.c文件生成.o文件

gcc -c add.c divd.c mul.c sub.c

2.使用ar命令将.o文件打包成静态库文件

ar rcs libtest1.a add.o divd.o mul.o sub.o

静态库的使用:

gcc -o main1 main.c -I./ -L./ -ltest1

动态库的制作:
1.将.c文件生成.o文件

gcc -fpic -c add.c divd.c mul.c sub.c

2.使用gcc将.o文件编译成动态库文件

gcc -shared add.o divd.o mul.o sub.o -o libtest2.so

标签:文件,gcc,静态,so,共享,动态
From: https://www.cnblogs.com/codemagiciant/p/17620054.html

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