Linux下的静态库与动态库

桃扇骨 2022-07-10 15:28 284阅读 0赞

## 库 ##

在windows和Linux下都存在着大量的库，库是什么呢？本质上来说，库时一种可执行代码的二进制形式，可以被操作系统载入内存执行。

--------------------

## 库有什么用呢？ ##

我们通常将一些公用函数写成函数库，所以库是别人写好的，现有的，成熟的，可以服用的代码，你可以使用但要必须得遵守许可协议。在我们现实开发过程中，不可能每一份代码都从头编写，当我们拥有库时，我们就可以直接将我们所需要的文件链接到我们的程序中。可以为我们节省大量的时间，提高开发效率。所以，哭的存在意义是不可藐视的。

--------------------

## Linux下的库 ##

Linux下库分为两种，静态库和动态库。

### 区别 ###

这两种库相同点是两种库都是由.o文件生成的，下边讨论一下它们的不同点：

*  静态库  
    静态库文件名的命名方式是“libxxx.a”,库名前加”lib”，后缀用”.a”，“xxx”为静态库名。  
    链接时间： 静态库的代码是在编译过程中被载入程序中。  
    链接方式：静态库的链接是将整个函数库的所有数据都整合进了目标代码。这样做优点是在编译后的执行程序不在需要外部的函数库支持，因为所使用的函数都已经被编进去了。缺点是，如果所使用的静态库发生更新改变，你的程序必须重新编译。
 *  动态库  
    动态库的命名方式与静态库类似，前缀相同，为“lib”，后缀变为“.so”。所以为“libmytime.so”  
    链接时间：动态库在编译的时候并没有被编译进目标代码，而是当你的程序执行到相关函数时才调用该函数库里的相应函数。这样做缺点是因为函数库并没有整合进程序，所以程序的运行环境必须提供相应的库。优点是动态库的改变并不影响你的程序，所以动态函数库升级比较方便。

它们两个还有很明显的不同点：当同一个程序分别使用静态库，动态库两种方式生成两个可执行文件时，静态链接所生成的文件所占用的内存要远远大于动态链接所生成的文件。（因为静态链接是在编译时将所有的函数都编译进了程序。而动态链接是在运行是才调用库里相应函数）

--------------------

## 两种库的应用实例 ##

问题描述：现假设我们现在需要一个函数库，库里面有一个需要可以打印时间的函数，分别以静态库，动态库的方式实现。  
准备三个文件 time.c time.h test.c。

//time.h 函数库的头文件
    #ifndef __TIME_H_
    #define __TIME_H_
    
    #include<stdio.h>
    
    void time();
    
    #endif //__TIME_H_

//time.c函数库的源程序，包含时间打印函数
    #include"time.h"
    
    void time()
    {
        printf("today is 2017:2:17\n");
    }

//test.c 测试函数，调用了时间打印函数time
    #include"time.h"
    
    int main()
    {
        time();
        return 0;
    }

上面提到过，无论静态库还是动态库都是由.o文件生成的，所以将time.c编译成time.o。

gcc -o time.c

![这里写图片描述][SouthEast]

--------------------

在下面生成静态库，动态库文件的时候，你可能会出现这样的错误：

/usr/bin/ld: cannot find lc

执行下面命令安装glibc-static即可：（在root权限下）

yum install glibc-static

### 静态库 ###

#### 由.o文件生成静态库文件 ####

设静态库名称为mytime，所以静态库的文件名就为libmytime.a

ar cr libmytime.a time.o

![这里写图片描述][SouthEast 1]

#### 静态库的使用 ####

执行下面命令进行静态链接，生成可执行程序。

gcc -o test test.c -static -lmytime -L.

*  \-static :表示程序的静态链接
 *  \-lmytime：链接静态库mytime
 *  \-L. :链接时需指明静态库所存在的路径，‘.’表示当前路径

![这里写图片描述][SouthEast 2]

执行test

./test

![这里写图片描述][SouthEast 3]

现将当前目录下的静态库文件libmytime.a删除，再次运行test。我们会发现程序依然运行成功。

![这里写图片描述][SouthEast 4]

这是因为静态库链接是在程序编译时就将所有代码整合到了程序中，编译后的可执行程序不再需要外部的函数库支持。

--------------------

### 动态库 ###

#### 由.o文件生成动态库 ####

设动态库名为mytime，则动态库的文件名就为libmytime.so

gcc -shared -fPCI -o libmytime.so time.so

![这里写图片描述][SouthEast 5]

#### 动态库的使用 ####

执行下面命令进行动态链接，生成可执行程序。

gcc -o test test.c -lmytime -L.

![这里写图片描述][SouthEast 6]

执行test。

./test

![这里写图片描述][SouthEast 7]

我们会发现程序报错了，错误是没有找到动态库libmytime.so 。因为进行动态链接时，程序并不会在当前目录中寻找动态库，而是会在/usr/lib目录下寻找，所以我们将动态库libmytime.so移动到/usr/lib下就可以了。（在root权限下）

mv libmytime.so /usr/lib

再次运行程序，程序运行成功。

![这里写图片描述][SouthEast 8]

--------------------

比较两个可执行文件的大小，我们会发现静态链接生成的可执行文件要远远大于动态链接生成的可执行文件。

*  静态链接  
    ![这里写图片描述][SouthEast 9]
 *  动态链接  
    ![这里写图片描述][SouthEast 10]

[SouthEast]: /images/20220710/2ac1e99b0e3b43f2a8afa67fc719f612.png
[SouthEast 1]: /images/20220710/90b3da13cff94767a42d6ac38dd5600e.png
[SouthEast 2]: /images/20220710/83a10f9aa98b47a0871bb6b1a2796009.png
[SouthEast 3]: /images/20220710/dc6909a8cd35486f93ad06fa50e9cf45.png
[SouthEast 4]: /images/20220710/d1e641fa7d7f4e67a53a43eae5f504d0.png
[SouthEast 5]: /images/20220710/18761c7ff9674edbb113005c5cbd2e33.png
[SouthEast 6]: /images/20220710/fde37808077d4427aa8a7d9afc069968.png
[SouthEast 7]: /images/20220710/d85b34eeb9484b5a95770d04811c90ce.png
[SouthEast 8]: /images/20220710/37df6c5dece64126b342d49b49e34589.png
[SouthEast 9]: /images/20220710/9c26f5b0a57f48acbb916d4bc77d7950.png
[SouthEast 10]: /images/20220710/568a22d0d21e468baa05b82a1e07aec6.png