【C++】静态库和动态库文件的生成和使用

我会带着你远行 2023-09-23 16:10 158阅读 0赞

### 前言 ###

#### 文章目录 ####

*   *  前言
     *  库文件
     *  静态库的生成
     *   *  hello.h
         *  hello.c
         *  main.c
     *  动态库的生成
     *  GCC命令相同时，会先执行.a文件，还是会先执行.so文件？
     *  静态库与动态库的区别
     *  使用
     *   *  静态库的使用
         *  动态库的使用
     *  总结

本文主要讲解了静态库和动态库的生成，以及.o文件和.so文件的使用。

### 库文件 ###

库是一组预先编译好的方法的集合，是计算机上的一类文件，提供给使用者一些开箱即用的变量、函数或类。库文件分为静态库和动态库，静态库和动态库的区别体现在程序的链接阶段。  
一般来说，Windows的静态库文件扩展名是 .lib，动态库文件扩展名是 .dll (Dynamic-Link Libraries)；Linux的静态库扩展名是 .a，动态库扩展名是 .so (Shared Object)。内容一样，都是将函数封装，编译后生成.o文件，将所有 .o 文件合并生成库文件，再将供自己或他人调用。好处在于编译后的库文件的源代码被加密，使用者看不到，可保密。  
Linux系统存储的库的位置一般在：/lib 和 /usr/lib。 在 64 位的系统上有些库也可能被存储在/usr/lib64 下。库的头文件一般会被存储在 /usr/include 下或其子目录下。  
Linux库有两种，一种是静态库，其命令规则为 libxxx.a；一种是共享库，其命令规则为 libxxx.so。

### 静态库的生成 ###

> 编辑三个文件，分别是hello.h、hello.c和main.c文件，文件内容如下：

#### hello.h ####

#ifndef HELLO_H
    #define HELLO_H
    void hello(const char *name);
    #endif //HELLO_H

#### hello.c ####

#include <stdio.h>
    void hello(const char *name)
    {
    printf("Hello %s!\n", name);
    }

#### main.c ####

#include "hello.h"
    int main()
    {
    hello("everyone");
    return 0;
    }

![在这里插入图片描述][0d5034be367c4581ba58102eb8ad7ec6.png]  
因为无论是静态库文件还是动态库文件都是通过.o文件生成的，所以我们必须先利用gcc将.c文件编译成对应的.o文件，输入以下命令实现

gcc -c hello.c

生成后的结果：  
![在这里插入图片描述][83700aaf41bb4000b144f9c899e02b39.png]  
静态库文件名的命名规范是以 lib 为前缀，紧接着跟静态库名，扩展名为.a。例如：我们将创建的静态库名为mian，则静态库文件名就是libmain.a。创建静态库用 ar 命令。

由.o 文件创建静态库

ar -crv libhyhello.a hello.o

创建静态库成功：  
![在这里插入图片描述][0f02efc4491f437fb4f39759d71ecec2.png]

> 使用静态库

使用静态库有3中方法，三种方法所用语句不同，但是运行结果相同。

方法一：

gcc -o hello main.c -L. -lhyhello

方法二：

gcc main.c libhyhello.a -o hello

方法三：

gcc -c main.c
    gcc -o hello main.o libmyhello.a

![561571317c774d9b8237a55bcb31b421.png][]  
![在这里插入图片描述][e1d756986dd34387bd9043add4e81071.png]

我们删除静态库文件试试公用函数hello 是否真的链接到目标文件hello 中了。若删除了静态库仍可以执行，则表明连接到目标文件hello中。

![在这里插入图片描述][be9efd19c3ba4acdbc2b1f1369a645a6.png]

### 动态库的生成 ###

> 由.o文件生成动态库。

生成.so文件，命令行：

gcc -shared -fPIC -o libhyhello.so hello.o

![在这里插入图片描述][7ebdaf15c4de429db1bdd0864efabe50.png]  
链接动态库到可执行文件：

gcc -o hello main.c libhyhello.so

此时，你可以做个实验，把这个动态库先把这个动态库给挪到一个文件夹下，然后再来运行程序：  
![在这里插入图片描述][feda58db4f094c10a69a4e82f08a4e2a.png]  
你会发现：动态库文件找不到，因此根本无法运行程序。  
那么程序一般情况下会在哪个路径下找你的头文件呢？可以通过输入指令进行查看：

env

![在这里插入图片描述][981c638364d5451e833ad4ef887194d5.png]  
这里可以看出：系统是在usr/local/lib这个路径下去找头文件的。

回到刚刚那个目录下，将文件复制到 /usr/local/lib 中，在执行hello：

mv hh/libhyhello.so  /usr/local/lib/

输出结果如下图所示：

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-3iHBqekI-1669126339961)(C:\\Users\\GW00293587\\AppData\\Roaming\\Typora\\typora-user-images\\image-20221122214850036.png)\]][img-3iHBqekI-1669126339961_C_Users_GW00293587_AppData_Roaming_Typora_typora-user-images_image-20221122214850036.png]  
正常运行。

### GCC命令相同时，会先执行.a文件，还是会先执行.so文件？ ###

先删除除.c和.h文件外的所有文件，然后再编译形成.o文件，生成.o文件后，再由.o文件分别生成.a文件和.so文件。  
执行程序后，发现当静态库和动态库同名时，gcc 命令将优先使用动态库，默认去连/usr/lib 和/lib 等目录中的动态库。

### 静态库与动态库的区别 ###

每一个程序在使用静态库时，都会将静态库文件拷贝一份添加到自身。如果有多个程序都要使用该静态库文件时，都会给自身添加一份拷贝，这就导致会产生空间浪费。在源文件较少时不明显，但如果在一个项目中，静态库文件本身就比较大，并且使用该静态库文件的源程序很多，这就会造成大量内存浪费。  
而动态库文件在被使用时，会对所有想使用该动态库的源程序添加一个标记，在程序执行时再链接动态库文件使用。这就是动态库的优点，也是动态库被称为共享库的原因。

### 使用 ###

#### 静态库的使用 ####

首先编辑四个文件，分别是A1.c、A2.c、A.h和test.c文件，文件内容分别为：

> A1.c

int add(int a,int b){
    return a+b;
    }

> A2.c

int sub(int a,int b){
    return a-b;
    }

A.h

#ifndef A_H
    #define A_H
    int add(int a,int b);
    int sub(int a,int b);
    #endif

> test.c

#include <stdlib.h>
    #include "A.h"
    
    int main(){
    int a = 2,b=1;
    printf("add is %d\n", add(a,b));
    printf("sub is %d\n", sub(a,b));
    }

> 将A1.c和A2.c都生成目标文件

gcc -c A1.c A2.c

> 生成静态库.a文件

ar -crv libhyhello.a A1.o A2.o

> 使用.a文件创建可执行.exe文件

gcc -o test test.c libhyhello.a 
    
    ./test

运行结果如下图所示：

#### 动态库的使用 ####

> 生成目标文件

gcc -c -fpic A1.c A2.c

> 生成共享库.so文件

gcc -shared *.o -o libhysofile.so

> 创建可执行程序  
> 提示：先要返回到根目录下，赋值文件到 /usr/lib。

sudo cp libhysofile.so /usr/lib
    gcc -o test test.c libhysofile.so
    ./test

运行结果如下图所示：  
![2a98282c90704a3fa1c7ffdb7c74247f.png][]

> 动态库的简单应用

将sub1.o和sub2.o的目标文件生成一个.so动态库文件：

gcc -shared -fPIC -o libtest.so A1.o A2.o

![在这里插入图片描述][301d37977c63428a911bfe98b45d93cf.png]

> 比较.o文件和.so文件的大小

ls-lht xya xyso

![在这里插入图片描述][473bca18fa0b42fda1e584733d07bbe6.png]

比较可以看出，动态库的文件较大一些。

### 总结 ###

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