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静态库和共享库

1. 区别

静态库

静态库在文件中静态展开，所以有多少文件就展开多少次，非常吃内存，100M 展开 100 次，就是 1G ，但是这样的好处就是静态加载的速度快。

动态库

使用动态库会将动态库加载到内存，10 个文件也只需要加载一次，然后这些文件用到库的时候临时去加载，速度慢一些，但是很省内存。

优缺点

动态库和静态库各有优劣，根据实际情况合理选用即可。

• 静态库：对空间要求较低，而时间要求较高的核心程序中。
• 动态库：对时间要求较低，对空间要求较高。

2. 静态库制作

Linux ：libxxx.a

• lib ：前缀（固定）
• xxx ：库的名字，自己起
• .a ：后缀（固定）

Windows ：libxxx.lib

静态库生成指令

ar rcs libmylib.a file1.o

• r - 将文件插入备存文件中
• c - 建立备存文件
• s - 索引

生成步骤

第一步： 写好源代码。

第二步： 编译源代码生成 .o 文件。

第三步： 制作静态库。

第四步： 编译静态库到可执行文件中。

gcc test.c lib库名.a -o a.out

编译时出现了函数未定义的警告，可以忽略，让系统生成默认的定义。

下图可以发现 test.c 只占用了 209 大小，而 test 却占用了 16752 ，说明静态库是直接编译到文件中。

上面出现的警告，可以用编译器隐式声明来解决。编译器只能隐式声明返回值为 int 的函数形式：

int add(int, int)；

如果函数不是返回的 int ，则隐式声明失效，所以会警告。

那我们只用在 test.c 中加入函数声明即可：

这时候再编译就不会警告了：

但是这样子做需要库的使用者知道库里的函数，然后再一个一个加到代码里，不是很科学，我们可以用下面这种方法来加载静态库。

右边的 define 为头文件守卫，防止在代码中多次 include 同一个头文件，多次展开静态库，带来的额外开销。

然后我们同样进行编译，发现也不会报错，但是这样子写更好一些。

当然，我们可以将静态库和头文件分别放至其他目录下，然后再模拟一遍。

然后运行结果。

3. 动态库制作

Linux ：libxxx.so

• lib ：前缀（固定）

• xxx ：库的名字，自己起

• .so ：后缀（固定）

• 在 Linux 下是一个可执行文件

Windows ：libxxx.dll

制作步骤

1. 将 .c 生成 .o 文件（生成与位置无关的代码 -fPIC）

gcc -c add.c -o add.o -fPIC

使用这个参数过后，生成的函数就和位置无关，挂上 @plt 标识，等待动态绑定。

2. 使用 gcc -shared 制作动态库

gcc -shared -o lib库名.so add.o sub.o div.o

3. 编译可执行程序时指定所使用的动态库

-l ：指定库名；-L ：指定库路径

gcc test.c -o a.out -l mymath -L ./lib

4. 运行可执行程序 ./a.out

过程演示

步骤一：生成位置无关的 .o 文件

步骤二：制作动态库 gcc -shared -o lib 库名 .so add.o

步骤三：编译程序

文件分布如下：动态库在 lib 目录下，头文件在 inc 目录下。

下面编译文件。

步骤四：执行文件，出错

出错原因分析：

• 连接器：工作于链接阶段，工作时需要 -l 和 -L 。
• 动态链接器：工作于程序运行阶段，工作时需要提供动态库所在目录位置。

解决方法

（1）通过环境变量，但是临时生效

指定动态库路径并使其生效，然后再执行文件。

通过环境变量指定动态库所在位置：

export LD_LIBRARY_PATH=动态库路径

当关闭终端，再次执行 a.out 时，又报错。

这是因为，环境变量是进程的概念，关闭终端之后再打开，是两个进程，环境变量发生了变化。

（2）修改配置文件，永久生效

要想永久生效（建议写入绝对路径）：

1. 需要修改 bash 的配置文件：vi ~./bashrc ，写入 export LD_LIBRARY_PATH=动态库路径 并保存。

2. 修改后要使配置文件立即生效：. .bashrc 或者 source .bashrc 或者重开终端让其自己加载。

3. 这下再执行 a.out 就不会报错了。

（3）移动动态库（不推荐）

拷贝自定义动态库 到 /lib (标准 C 库所在目录位置)

（4）配置文件法（最难）

① sudo vi /etc/ld.so.conf

② 写入动态库绝对路径保存

③ sudo ldconfig -v 使配置文件生效

④ ./a.out 成功 — 使用 ldd a.out 查看

4. 工作原理

静态库： GCC 进行链接时，会把静态库中代码打包到可执行程序中。

动态库： GCC 进行链接时，动态库的代码不会打包到可执行程序中。

程序启动之后，动态库会被动态加载到内存中，通过 ldd 命令检查动态库依赖关系。

如何定位共享文件呢？

当系统加载可执行代码的时候，能够知道所依赖库的名字，但是还需要知道绝对路径。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。

5. 区别

静态库

优点：

• 静态库被打包到应用程序中，加载速度快
• 发布程序无需提供静态库，移植方便

缺点：

• 消耗系统资源，浪费内存
• 更新、部署、发布麻烦

动态库

优点：

• 可以实现进程间资源共享（共享库）
• 更新、部署、发布简单
• 可以控制何时加载动态库

缺点：

• 加载速度比静态库慢
• 发布程序时需要提供依赖的动态库

参考资料：
https://www.bilibili.com/video/BV1fy4y1b7TC/?spm_id_from=333.1007.top_right_bar_window_custom_collection.content.click&vd_source=12c90255e5a0009cd588cada10859bd5
https://www.nowcoder.com/study/live/504