熟悉Linux 下静态库.a 与.so 库文件的生成与使用——实例

分手后的思念是犯贱 2022-12-14 13:39 275阅读 0赞

### 熟悉Linux 下静态库.a 与.so 库文件的生成与使用——实例 ###

*  一、 静态库的生成与调用
 *   *  1. 主要函数编译
     *  2. 生成主要函数.o文件
     *  3. 生成静态库.a
     *  4. 调用静态库并生成工程文件
 *  二、 动态库的生成与调用
 *   *  1. 主要函数编译
     *  2. 生成主要函数.o文件
     *  3. 生成动态库.so
     *  4. 调用动态库并生成工程文件
 *  三、 二者之间的联系与区别
 *  四、 总结

> 程序环境：VMware® Workstation 15 Pro-15.0.0，Ubuntu16.04 LTS，gcc -5.4.0

> 摘要：我们通常把一些公用函数制作成函数库，供其它程序使用。函数库分为静态库和动态库两种。静态库在程序编译时会被连接到目标代码中，程序运行时将不再需要该静态库。动态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，因此在程序运行时还需要动态库存在。  
> **本文主要通过举例来说明在Linux 中如何创建静态库和动态库，以及使用它们。**  
> 关键字：Linux，静态库，动态库  
> 相关知识：gcc，ar

> **知识拓展**：  
> ar是Linux系统的一个备份压缩命令，用于创建、修改备存文件（archive），或从备存文件中提取成员文件。**ar命令最常见的用法是将目标文件打包为静态链接库**。[百度百科-ar词条][-ar]

# 一、 静态库的生成与调用 #

## 1. 主要函数编译 ##

该过程主要进行生成.h、.c、以及主函数（main.c）  
①在熟悉的目录下建立一个test文件夹，放入此次实例程序

> mkdir test

进入该文件夹

> cd test

②编译sub\_1.h、sumfloat.c、subfloat.c、main1.c程序

> 用vim，nano或者gedit编写以下程序

sub\_1.h代码如下：

#ifndef sub_1H					//声明头文件
    #define sub_1H					//宏定义
    #include<stdio.h>				//预处理
    #include<stdlib.h>				//预处理
    float sumfloat(float,float);	//声明sumfloat函数
    float subfloat(float,float);	//声明subfloat函数
    #endif							//结束

sumfloat.c代码如下：

#include"sub_1.h"					//预处理
    float sumfloat(float a,float b)		//sumfloat函数,浮点求和
    {
        
    	a+=b;				
    	return a;
    }

subfloat.c代码如下：

#include"sub_1.h"					//预处理
    float subfloat(float a,float b)		//subfloat函数，浮点相减
    {
        
    	a=a-b;
    	return a;
    }

main1.c代码如下：

#include"sub_1.h"					//预处理
    void main(){
        
    	float x,y;
    	float a=12,b=13;				//a=12,b=13
    	x=sumfloat(a,b);				//x=a+b
    	y=subfloat(a,b);				//y=a-b
    	printf("%f+%f=%f\n",a,b,x);		//打印浮点相加的值
    	printf("%f-%f=%f\n",a,b,y);		//打印浮点相减的值
    }

![在这里插入图片描述][20201014212656159.png_pic_center]

## 2. 生成主要函数.o文件 ##

> gcc -c sumfloat.c subfloat.c

![在这里插入图片描述][20201014212732173.png_pic_center]

> **知识拓展**：  
> gcc 是 Gnu 的 c 编译器， gcc 在执行编译工作的时候，总共需要4步：  
> 1、预处理,生成 .i 的文件\[预处理器cpp\]  
> 2、将预处理后的文件转换成汇编语言, 生成文件 .s \[编译器egcs\]  
> 3、有汇编变为目标代码(机器代码)生成 .o 的文件\[汇编器as\]  
> 4、连接目标代码, 生成可执行程序 \[链接器ld\]  
> 其中参数详解如下：  
> **-c**：只编译，不链接成为可执行文件，生成.o文件  
> **-o**：链接生成可执行文件，默认生成a.out文件，但可以对生成的可执行文件进行命名

## 3. 生成静态库.a ##

> ar crv libafile.a sumfloat.o subfloat.o

![在这里插入图片描述][20201014212849425.png_pic_center]

> **知识拓展**：  
> ar命令可以用来创建修改库，也可以从库中提出单个模块。一般多用来生成静态库。  
> 参数详解：  
> **-c**：创建一个库。不管库存不存在都将创建  
> **-r**：在库中插入模块（替换）  
> **-v**：程序执行时显示详细信息

## 4. 调用静态库并生成工程文件 ##

> gcc -o test main1.c libafile.a

![在这里插入图片描述][202010142312241.png_pic_center]

> ./test

![在这里插入图片描述][20201014215854896.png_pic_center]  
在这里我们可以查看下静态库的生成的可执行文件的大小

> size test

![在这里插入图片描述][20201015090737184.png_pic_center]

# 二、 动态库的生成与调用 #

> **声明**：本博客的动态库与静态库是分别在不同的目录下进行的编译，这里的可执行文件名一致并没有发生冲突，但如果是在同一个目录下，请将两个不同的可执行文件进行不同命名。

## 1. 主要函数编译 ##

主要函数沿用以上静态库所编译生成的sub\_1.h、sumfloat.c、subfloat.c、main1.c，但.o文件不同。

## 2. 生成主要函数.o文件 ##

> gcc -c -fpic sumfloat.c subfloat.c

![在这里插入图片描述][20201014222529674.png_pic_center]

> **知识拓展**：  
> **-fpic**： 作用于编译阶段，告诉编译器产生与位置无关代码(Position-Independent Code)，则产生的代码中，没有绝对地址，全部使用相对地址，故而代码可以被加载器加载到内存的任意位置，都可以正确的执行。这正是共享库所要求的，共享库被加载时，在内存的位置不是固定的。(**小模式，代码少**)

## 3. 生成动态库.so ##

> gcc -shared \*.o -o libsofile.so

![在这里插入图片描述][2020101422263071.png_pic_center]

> **知识拓展**：  
> 参数详解：  
> **-shared**：生成共享库  
> \***.o**：将当前文件目录下的.o文件批操作

## 4. 调用动态库并生成工程文件 ##

> gcc -o test main1.c libsofile.so

> 如果直接进行编写可执行文件，会出现报错。![在这里插入图片描述][20201014223317408.png_pic_center]

> 因为在动态库中，程序运行时，先是到/usr/lib 中找动态库文件的，所以我们需要将libsofile.so拷贝到/usr/lib中去，输入以下命令：  
> **sudo cp libsofile.so /usr/lib**

现在再输入命令

> gcc -o test main1.c libsofile.so

这时就不会报错了，并生成test可执行文件。

> 这里提供一下解决报错的  
> **方法二**  
> gcc -o test main1.c -L -lname  
> 其中，  
> **-L**：表示在当前目录下，可自行定义路径path，即使用-lpath 即可。  
> **－lname**：name:即对应库文件的名字(除开lib)，即若使用libafile.a，则name 为afile；若要使用libsofile.so，则name 为sofile。

![在这里插入图片描述][20201014231149754.png_pic_center]

> ./test

![在这里插入图片描述][20201014223642408.png_pic_center]  
这里也查看一下动态库链接生成的可执行文件的大小

> size test

![在这里插入图片描述][20201015090937464.png_pic_center]  
与静态库链接生成的可执行文件进行对比，发现可执行文件text静态库的代码明显多于动态库。

# 三、 二者之间的联系与区别 #

①静态库在程序编译时会被连接到目标代码中，程序运行时将不再需要该静态库。动态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，因此在程序运行时还需要动态库存在。  
②当静态库和动态库同名时，gcc 命令将优先使用动态库，默认去链接/usr/lib 和/lib 等目录中的动态库，所以在生成动态库时可以进行路径链接不用进行拷贝操作。  
③在静态库与动态库的可执行文件的大小比较中，发现动态库的可执行文件大小较于静态库的小很多。通过查找资料也证实了这一点，静态库是直接将需要的代码连接进可执行程序；动态库是在需要调用其中的函数时，根据函数映射表找到该函数然后调入堆栈执行。文件大小关系应该是做成静态库可执行文件本身比较大，但不必附带动态库。做成动态库可执行文件本身比较小，但需要附带动态库。

# 四、 总结 #

在此次实例中，我理解到库在编程中是很重要的概念，在库中可以进行链接各种.c文件，在主函数中就可以直接调用库中的函数，不用在主函数中编译其他功能函数，减少了主函数的编译内容，对主函数也有了一定的拓展性。对静态库和动态库的调用，也使我熟悉了之间的命令操作，并在其中学习了静态库与动态库的联系与区别。

[-ar]: https://baike.baidu.com/item/ar/7426017?fr=aladdin
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[20201014212849425.png_pic_center]: /images/20221123/100ce49a0ca540b581f6c5e3fd0c9a82.png
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