linux下的靜態庫和動態庫
最近在做Linux下應用程序的移植，用到了靜態庫和動態庫概念，從網上搜集了一些資料，並做了簡單整理，轉帖如下：
一、 簡單介紹
inux中有兩類函數庫，分別是靜態庫和動態庫。
1.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，因爲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，即編譯後的執行程序不需要外部的函數庫支持，因爲所有使用的函數都已經被編譯進去了。當然這也會成爲他的缺點，因爲如果靜態函數庫改變了，那麼你的程序必須重新編譯。
2.動態函數庫：
這類庫的名字一般是libxxx.so;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裏的相應函數，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。
linux系統有幾個重要的目錄存放相應的函數庫，如/lib /usr/lib。
二、 初步瞭解靜態庫的創建和使用
下面來介紹linux靜態函數庫的創建和使用：
例程str_out.h str_out.c main.c:
|
str_out.h #ifndef STR_OUT_H str_out.c #include main.c int main() |
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 str_out.c
靜態函數庫由ar命令創建
本例：ar -cr libstr_out.a str_out.o
-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 out main.c -L. -lstr_out編譯main.c就會把靜態函數庫整合進out。
其中
-L指定靜態函數庫的位置供查找，注意L後面還有‘.’，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libstr_out.a後out依然可以運行，因爲靜態庫的內容已經整合進去了。
三、 初步瞭解動態函數庫的創建和使用
gcc -shared -fPCI -o out main.c -L. -lstr_out
用該命令生成libstr_out.so 動態函數庫。
gcc -o out main.c
此時還不能立即./out，因爲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裏邊。
這個時候有好幾種方法可以讓他成功運行：
最直接最簡單的方法就是把libstr_out.so拉到/usr/lib 或/lib中去。
還有一種方法 export LD_LIBRARY_PATH=$(pwd)
另外還可以在/etc/ld.so.conf文件里加入我們生成的庫的目錄，然後/sbin/ldconfig。
/etc/ld.so.conf是非常重要的一個目錄，裏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
另外還有個文件需要了解/etc/ld.so.cache,裏面保存了常用的動態函數庫，且會先把他們加載到內存中，因爲內存的訪問速度遠遠大於硬盤的訪問速度，這樣可以提高軟件加載動態函數庫的速度了。
四、例程詳解靜態庫和動態庫的創建和使用
第1步：編輯得到舉例的程序–hello.h、hello.c和main.c；
hello.h(見程序1)爲該函數庫的頭文件。
hello.c(見程序2)是函數庫的源程序，其中包含公用函數hello，該函數將在屏幕上輸出“Hello XXX!”。
main.c(見程序3)爲測試庫文件的主程序，在主程序中調用了公用函數hello。
程序1: hello.h
#ifndef HELLO_H
#define HELLO_H
void hello(const char *name);
#endif //HELLO_H
程序2: hello.c
#include
void hello(const char *name)
{
printf(“Hello %s!/n”, name);
}
程序3: main.c
#include “hello.h”
int main()
{
hello(“everyone”);
return 0;
}
第2步：將hello.c編譯成.o文件；
無論靜態庫，還是動態庫，都是由.o文件創建的。因此，我們必須將源程序hello.c通過gcc先編譯成.o文件。
在系統提示符下鍵入以下命令得到hello.o文件。
# gcc -c hello.c
#
(注1：本文不介紹各命令使用和其參數功能，若希望詳細瞭解它們，請參考其他文檔。)
(注2：首字符“#”是系統提示符，不需要鍵入，下文相同。)
我們運行ls命令看看是否生存了hello.o文件。
# ls
hello.c hello.h hello.o main.c
#
(注3：首字符不是“#”爲系統運行結果，下文相同。)
在ls命令結果中，我們看到了hello.o文件，本步操作完成。
下面我們先來看看如何創建靜態庫，以及使用它。
第3步：由.o文件創建靜態庫；
靜態庫文件名的命名規範是以lib爲前綴，緊接着跟靜態庫名，擴展名爲.a。例如：我們將創建的靜態庫名爲myhello，則靜態庫文件名就是libmyhello.a。在創建和使用靜態庫時，需要注意這點。創建靜態庫用ar命令。
在系統提示符下鍵入以下命令將創建靜態庫文件libmyhello.a。
# ar cr libmyhello.a hello.o
#
我們同樣運行ls命令查看結果：
# ls
hello.c hello.h hello.o libmyhello.a main.c
#
ls命令結果中有libmyhello.a。
第4步：在程序中使用靜態庫；
靜態庫製作完了，如何使用它內部的函數呢？只需要在使用到這些公用函數的源程序中包含這些公用函數的原型聲明，然後在用gcc命令生成目標文件時指明靜態庫名，gcc將會從靜態庫中將公用函數連接到目標文件中。注意，gcc會在靜態庫名前加上前綴lib，然後追加擴展名.a得到的靜態庫文件名來查找靜態庫文件。
在程序3:main.c中，我們包含了靜態庫的頭文件hello.h，然後在主程序main中直接調用公用函數hello。下面先生成目標程序hello，然後運行hello程序看看結果如何。
# gcc -o hello main.c -L. -lmyhello
# ./hello
Hello everyone!
#
我們刪除靜態庫文件試試公用函數hello是否真的連接到目標文件 hello中了。
# rm libmyhello.a
rm: remove regular file `libmyhello.a’? y
# ./hello
Hello everyone!
#
程序照常運行，靜態庫中的公用函數已經連接到目標文件中了。
我們繼續看看如何在Linux中創建動態庫。我們還是從.o文件開始。
第5步：由.o文件創建動態庫文件；
動態庫文件名命名規範和靜態庫文件名命名規範類似，也是在動態庫名增加前綴lib，但其文件擴展名爲.so。例如：我們將創建的動態庫名爲myhello，則動態庫文件名就是libmyhello.so。用gcc來創建動態庫。
在系統提示符下鍵入以下命令得到動態庫文件libmyhello.so。
# gcc -shared -fPCI -o libmyhello.so hello.o
#
我們照樣使用ls命令看看動態庫文件是否生成。
# ls
hello.c hello.h hello.o libmyhello.so main.c
#
第6步：在程序中使用動態庫；
在程序中使用動態庫和使用靜態庫完全一樣，也是在使用到這些公用函數的源程序中包含這些公用函數的原型聲明，然後在用gcc命令生成目標文件時指明動態庫名進行編譯。我們先運行gcc命令生成目標文件，再運行它看看結果。
# gcc -o hello main.c -L. -lmyhello
# ./hello
./hello: error while loading shared libraries: libmyhello.so: cannot open shared object file: No such file or directory
#
哦！出錯了。快看看錯誤提示，原來是找不到動態庫文件libmyhello.so。程序在運行時，會在/usr/lib和/lib等目錄中查找需要的動態庫文件。若找到，則載入動態庫，否則將提示類似上述錯誤而終止程序運行。我們將文件libmyhello.so複製到目錄/usr/lib中，再試試。
# mv libmyhello.so /usr/lib
# ./hello
./hello: error while loading shared libraries: /usr/lib/libhello.so: cannot restore segment prot after reloc: Permission denied
由於SELinux引起，
# chcon -t texrel_shlib_t /usr/lib/libhello.so
# ./hello
Hello everyone!
#
成功了。這也進一步說明了動態庫在程序運行時是需要的。
我們回過頭看看，發現使用靜態庫和使用動態庫編譯成目標程序使用的gcc命令完全一樣，那當靜態庫和動態庫同名時，gcc命令會使用哪個庫文件呢？抱着對問題必究到底的心情，來試試看。
先刪除 除.c和.h外的 所有文件，恢復成我們剛剛編輯完舉例程序狀態。
# rm -f hello hello.o /usr/lib/libmyhello.so
# ls
hello.c hello.h main.c
#
在來創建靜態庫文件libmyhello.a和動態庫文件libmyhello.so。
# gcc -c hello.c
# ar cr libmyhello.a hello.o
# gcc -shared -fPCI -o libmyhello.so hello.o
# ls
hello.c hello.h hello.o libmyhello.a libmyhello.so main.c
#
通過上述最後一條ls命令，可以發現靜態庫文件libmyhello.a和動態庫文件libmyhello.so都已經生成，並都在當前目錄中。然後，我們運行gcc命令來使用函數庫myhello生成目標文件hello，並運行程序 hello。
# gcc -o hello main.c -L. -lmyhello
# ./hello
./hello: error while loading shared libraries: libmyhello.so: cannot open shared object file: No such file or directory
#
從程序hello運行的結果中很容易知道，當靜態庫和動態庫同名時， gcc命令將優先使用動態庫。
五、其他問題
1.什麼是庫
在windows平臺和linux平臺下都大量存在着庫。
本質上來說庫是一種可執行代碼的二進制形式，可以被操作系統載入內存執行。
由於windows和linux的本質不同，因此二者庫的二進制是不兼容的。
本文僅限於介紹linux下的庫。
2.庫的種類
linux下的庫有兩種：靜態庫和共享庫（動態庫）。
二者的不同點在於代碼被載入的時刻不同。
靜態庫的代碼在編譯過程中已經被載入可執行程序，因此體積較大。
共享庫的代碼是在可執行程序運行時才載入內存的，在編譯過程中僅簡單的引用，因此代碼體積較小。
3.庫存在的意義
庫是別人寫好的現有的，成熟的，可以複用的代碼，你可以使用但要記得遵守許可協議。
現實中每個程序都要依賴很多基礎的底層庫，不可能每個人的代碼都從零開始，因此庫的存在意義非同尋常。
共享庫的好處是，不同的應用程序如果調用相同的庫，那麼在內存裏只需要有一份該共享庫的實例。
4.庫文件是如何產生的在linux下
靜態庫的後綴是.a，它的產生分兩步
Step 1.由源文件編譯生成一堆.o，每個.o裏都包含這個編譯單元的符號表
Step 2.ar命令將很多.o轉換成.a，成文靜態庫
動態庫的後綴是.so，它由gcc加特定參數編譯產生。
例如:
5.庫文件是如何命名的，有沒有什麼規範
在linux下，庫文件一般放在/usr/lib /lib下，
靜態庫的名字一般爲libxxxx.a，其中xxxx是該lib的名稱
動態庫的名字一般爲libxxxx.so.major.minor，xxxx是該lib的名稱，major是主版本號， minor是副版本號
6.如何知道一個可執行程序依賴哪些庫
ldd命令可以查看一個可執行程序依賴的共享庫，
例如# ldd /bin/lnlibc.so.6
=> /lib/libc.so.6 (0×40021000)/lib/ld-linux.so.2
=> /lib/ld- linux.so.2 (0×40000000)
可以看到ln命令依賴於libc庫和ld-linux庫
7.可執行程序在執行的時候如何定位共享庫文件
當系統加載可執行代碼時候，能夠知道其所依賴的庫的名字，但是還需要知道絕對路徑
此時就需要系統動態載入器(dynamic linker/loader)
對於elf格式的可執行程序，是由ld-linux.so*來完成的，它先後搜索elf文件的 DT_RPATH段—環境變量LD_LIBRARY_PATH—/etc/ld.so.cache文件列表—/lib/,/usr/lib目錄找到庫文件後將其載入內存
8.在新安裝一個庫之後如何讓系統能夠找到他
如果安裝在/lib或者/usr/lib下，那麼ld默認能夠找到，無需其他操作。
如果安裝在其他目錄，需要將其添加到/etc/ld.so.cache文件中，步驟如下
1.編輯/etc/ld.so.conf文件，加入庫文件所在目錄的路徑
2.運行ldconfig，該命令會重建/etc/ld.so.cache文件