静态库与共享库分析

静态库与共享库分析
Linux静态库和共享库
⼀、什么是库
本质上来说库是⼀种可执⾏的⼆进制形式代码，可以被操作系统载⼊内存执⾏。

由于windows 和linux的本质不同，因此⼆者库的⼆进制是不兼容的，本⽂主要是针对linux系统下的库进⾏说明的。

⼆、库的种类
linux下的库有两种：静态库和共享库（动态库）。

⼆者的不同点在于代码被载⼊的时刻不同。

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，因此体积较⼤。

共享库：在程序编译时并不会被连接到⽬标代码中，只是在⽣成的可执⾏程序中简单指定需要使⽤的库函数信息，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，因此代码体积较⼩。

三、库⽂件的命名规则
静态库: libxxxx.a，其中xxxx是该lib的名称
共享库: libxxxx.so.major.minor，xxxx是该lib的名称，major是主版本号，minor是副版本号
四、库存在的意义
库是别⼈写好的现有的，成熟的，可以复⽤的代码，你可以使⽤但要记得遵守许可协议。

现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库，不可能每个⼈的代码都从零开始，因此库的存在意义⾮同寻常。

封装
版本管理
共享库的好处是，不同的应⽤程序如果调⽤相同的库，那么在内存⾥只需要有⼀份该共享库的实例。

五、库的创建与使⽤
静态库的创建
Step 1.由源⽂件编译⽣成⼀堆.o，每个.o⾥都包含这个编译单元的符号表
Step 2.ar命令将很多.o转换成静态库，如
# ar crs libhello.a hello.o
共享库的创建
Step 1.由源⽂件编译⽣成⼀堆.o，每个.o⾥都包含这个编译单元的符号表
Step 2. 由编译器加特定参数编译⽣成共享库，如
# gcc -shared -fPCI -o libhello.so hello.o
库的使⽤
#gcc -o hello main.c -L. –lhello
五、动态库加载的问题
1. 拷贝动态库⽂件到/lib或/usr/lib去
2. 改变环境变量LD_LIBRARY_PATH
命令：# export LD_LIBRARY_PATH=/home/xxx/lib/
3. 在/etc/ld.so.conf添加库的路径，然后执⾏ldconfig命令⽣效
4. 在编译时指定库的搜索路径，-Wl,-rpath=/home/xxx/lib (应该是库在系统中的绝对路径)
5. 动态加载库
六、动态加载库接⼝
1. dlopen
函数原型：void*dlopen(const char *libname,int flag);
功能描述：dlopen必须在dlerror，dlsym和dlclose之前调⽤，表⽰要将库装载到内存，准备使⽤。

如果要装载的库依赖于其它库，必须⾸先装载依赖库。

如果dlopen操作失败，返回NULL 值；如果库已经被装载过，则dlopen 会返回同样的句柄。

Libname：⼀般是库的全路径，这样dlopen会直接装载该⽂件；如果只是指定了库名称，在dlopen会按照下⾯的机制去搜寻：
a. 根据环境变量LD_LIBRARY_PATH查找
b. 根据/etc/ld.so.cache查找
c. 查找依次在/lib和/usr/lib⽬录查找。

Flag：表⽰处理未定义函数的⽅式，可以使⽤RTLD_LAZY或RTLD_NOW。

RTLD_LAZY：表⽰暂时不去处理未定义函数，先把库装载到内存，等⽤到没定义的函数再说；
RTLD_NOW：表⽰马上检查是否存在未定义的函数，若存在，则dlopen以失败告终。

2. dlerror
函数原型：char*dlerror(void);
功能描述：dlerror可以获得最近⼀次dlopen,dlsym或dlclose操作的错误信息，返回NULL 表⽰⽆错误。

dlerror在返回错误信息的同时，也会清除错误信息。

3. dlsym
函数原型：void*dlsym(void *handle,const char *symbol);
功能描述：在dlopen之后，库被装载到内存。

dlsym可以获得指定函数(symbol)在内存中的位置(指针)。

如果找不到指定函数，则dlsym会返回NULL值。

但判断函数是
否存在最好的⽅法是使⽤dlerror函数，
4. dlclose
函数原型：int dlclose(void *);
功能描述：将已经装载的库句柄减⼀，如果句柄减⾄零，则该库会被卸载。

如果存在析构函数，则在dlclose之后，析构函数会被调⽤。

七、与库相关的常⽤命令
1. nm：⽤来列出⽬标⽂件的符号清单。

2. ldd：显⽰可执⾏模块的dependency。

⼋、实例测试
①编写源⽂件
hello.c
libtest.c
②编译⽣成⽬标⽂件（.o）
使⽤命令：$ gcc –c -fPIC hello.c
$ gcc –c -fPIC libtest.c
③库⽂件⽣成与使⽤
1. 静态库
使⽤命令：$ ar –crs libhelloa.a hello.o
2. 共享库
使⽤命令：$ gcc -fPIC -shared -o libhellos.so hello.o
3. 编译⽬标⽂件
使⽤命令(使⽤静态库)：$ gcc -o libtesta libtest.o -L. –lhelloa
使⽤命令(使⽤共享库)：$ gcc -L. -lhello -Wl,-rpath=./ -o libtests libtest.o ④結果$./libtesta
$ hello world
$./libtests
$ hello world
使⽤命令ldd查看依赖，结果如下：
动态加载库实例
①编写源⽂件
dlibtest.c
②编写
使⽤命令：$ gcc -o dlibtest dlibtest.c -ldl ③結果
$./dlibtest
$ hello world。