Linux下制作和使用靜態庫和動態庫

概述

      Linux操作系統支持的函數庫分為靜態庫和動態庫，動態庫又稱共享庫。linux系統有幾個重要的目錄存放相應的函數庫，如/lib /usr/lib。

靜態函數庫：

　　這類庫的名字一般是libxxx.a；利用靜態函數庫編譯成的文件比較大，因為整個函數庫的所有數據都會被整合進目標代碼中，他的優點就顯而易見了，即編譯后的執行程序不需要外部的函數庫支持，因為所有使用的函數都已經被編譯進可執行文件了。當然這也會成為他的缺點，因為如果靜態函數庫改變了，那么你的程序必須重新編譯，而且體積也較大。

動態函數庫：

　　這類庫的名字一般是libxxx.so，動態庫又稱共享庫;相對於靜態函數庫，動態函數庫在編譯的時候並沒有被編譯進目標代碼中，你的程序執行到相關函數時才調用該函數庫里的相應函數，因此動態函數庫所產生的可執行文件比較小。由於函數庫沒有被整合進你的程序，而是程序運行時動態的申請並調用，所以程序的運行環境中必須提供相應的庫。動態函數庫的改變並不影響你的程序，所以動態函數庫的升級比較方便。而且如果多個應用程序都要使用同一函數庫，動態庫就非常適合，可以減小應用程序的體積。

Linux靜態函數庫的創建和使用

例程add.h add.c sub.h sub.c main.c:

add.h

#ifndef ADD_H
#define ADD_H
int add(int x,int y); 
#endif

add.c

#include <stdio.h>
#include "add.h"
int add(int x, int y)
{
    return (x + y);
}

sub.h

#ifndef _SUB_H_ 
#define _SUB_H_  
int sub(int x, int y);
#endif

sub.c

#include <stdio.h>
#include "sub.h"
int sub(int x, int y)
{
    return (x - y);
}

main.c

#include <stdio.h>
#include "sub.h"
#include "add.h"
 
int main()
{
    int a, b;
    a = add(1, 2);
    b = sub(10, 5);
    printf("a = % d, b = % d\n", a, b);
    return 0;
}

不管是靜態函數庫還是動態函數庫，都是由*.o目標文件生成。

所以先

gcc -c add.c 
gcc -c sub.c

生成add.o sub.o

靜態函數庫由ar命令創建

本例：

ar -cr libaddsub.a add.o sub.o

參數：

-c create的意思

-r replace的意思，表示當插入的模塊名已經在庫中存在，則替換同名的模塊。如果若干模塊中有一個模塊在庫中不存在，ar顯示一個錯誤消息，並不替換其他同名模塊。默認的情況下，新的成員增加在庫的結尾處，可以使用其他任選項來改變增加的位置。

到此靜態函數庫創建完畢。

使用方法：

通過

gcc -o main main.c -L. -laddsub

編譯main.c就會把靜態函數庫整合進main。

參數：

-L 指定靜態函數庫的位置供查找，注意L后面還有'.'，表示靜態函數庫在本目錄下查找。

-l 則指定了靜態函數庫名，由於靜態函數庫的命名方式是lib***.a，其中的lib和.a忽略。

根據靜態函數庫的特性，此處刪除libaddsub.a后main依然可以運行，因為靜態庫的內容已經整合進去了。

Linux動態函數庫的創建和使用

gcc -shared -fpic -o libaddsub.soadd.c sub.c

參數

-fpic：產生位置無關代碼

-shared：生成共享庫

用上述命令生成libaddsub.so 動態函數庫。

gcc -o out main.c -L. -laddsub

此時還不能立即./out，因為在動態函數庫使用時，會查找/usr/lib /lib目錄下的動態函數庫，而此時我們生成的庫不在里邊。

這個時候有好幾種方法可以讓他成功運行：

1.最直接最簡單的方法就是把libaddsub.so拉到/usr/lib 或/lib中去。

2.還有一種方法,假設libaddsub.so在/home/linux/addsub

export LD_LIBRARY_PATH=/home/linux/addsub：$LD_LIBRARY_PATH

3.另外還可以在/etc/ld.so.conf文件里加入我們生成的庫的目錄，然后/sbin/ldconfig。

/etc/ld.so.conf是非常重要的一個目錄，里面存放的是鏈接器和加載器搜索共享庫時要檢查的目錄，默認是從/usr/lib /lib中讀取的，所以想要順利運行，我們也可以把我們庫的目錄加入到這個文件中並執行/sbin/ldconfig。

Linux下動態庫的層次結構及靜態鏈接與動態鏈接的區別圖

圖 1. Linux 中的庫層次結構

圖 2. 靜態鏈接與動態鏈接

下面以一個簡單的動態庫為例講解動態鏈接與動態加載方法：
動態庫示例：

add.c

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

編譯動態庫：

gcc -shared -o libadd.so add.c

生成 libadd.so
動態鏈接方法：在編譯程序時，指定要鏈接的庫文件即可，此時調用共享庫只需要其頭文件即可。
示例：

test.c

#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>
int add(int,int);
int main(int argc, char *argv[])
{
        sum=add(10,11);
        printf("sum=%d",sum);
}

編譯程序：

gcc -l add -o test test.c

參數：

-l 參數表示要鏈接的動態鏈接庫，若路徑不在標准庫文件路徑下可用-L 包含。

動態加載方法：通過下列API完成
表 1. Dl API

#include<stdio.h>
#include<dlfcn.h>
#include"add.h"
int main()
{
       void *dl_handler = NULL;
       int(*func)(int,int);
       char *error;
       int sum;
       dl_handler = dlopen("libadd.so",RTLD_LAZY);
       if(!dl_handler)
       {
              printf("open:%s\n",dlerror());
              return 0;
       }
       func=dlsym(dl_handler,"add");
       error = dlerror();
       if(error != NULL)
       {
              printf("find:%s\n",error);
              return 0;
       }
       sum = (*func)(10,11);
       printf("sum = %d\n",sum);
       dlclose(dl_handler);
       return 0;
}

編譯程序：

gcc -o test test.c -ldl

參數：

-ldl 表明將 dllib 鏈接於該程序,即可調用DL的API

共享庫的路徑：可以放在系統共享庫目錄：/usr/lib下，也可以通過環境變量LD_LIBRARY_PATH設置