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Linux静态库和动态库

 书永夜 2014-03-13

库从本质上来说是一种可执行代码的二进制格式,可以被载入内存中执行。库分静态库和动态库两种。 

静态库和动态库的区别

1. 静态函数库

    这类库的名字一般是libxxx.a;利用静态函数库编译成的文件比较大,因为整个 函数库的所有数据都会被整合进目标代码中,他的优点就显而易见了,即编译后的执行程序不需要外部的函数库支持,因为所有使用的函数都已经被编译进去了。当然这也会成为他的缺点,因为如果静态函数库改变了,那么你的程序必须重新编译。

2. 动态函数库

    这类库的名字一般是libxxx.so;相对于静态函数库,动态函数库在编译的时候 并没有被编译进目标代码中,你的程序执行到相关函数时才调用该函数库里的相应函数,因此动态函数库所产生的可执行文件比较小。由于函数库没有被整合进你的程序,而是程序运行时动态的申请并调用,所以程序的运行环境中必须提供相应的库。动态函数库的改变并不影响你的程序,所以动态函数库的升级比较方便。
linux系统有几个重要的目录存放相应的函数库,如/lib /usr/lib。

静态库的使用

静态库的操作工具:gcc和ar 命令。 

编写及使用静态库 

(1)设计库源码 pr1.c 和 pr2.c 

[root@billstone make_lib]# cat pr1.c 

void print1() 

                printf("This is the first lib src!\n"); 

[root@billstone make_lib]# cat pr2.c 

void print2() 

                printf("This is the second src lib!\n"); 

       (2)  编译.c 文件 

[bill@billstone make_lib]$ cc -O -c pr1.c pr2.c 

[bill@billstone make_lib]$ ls -l pr*.o 

-rw-rw-r--        1 bill          bill                    804    4 月  15 11:11 pr1.o 

-rw-rw-r--        1 bill          bill                    804    4 月  15 11:11 pr2.o 

(3)  链接静态库 

    为了在编译程序中正确找到库文件,静态库必须按照 lib[name].a 的规则命名,如下例中[name]=pr. 

[bill@billstone make_lib]$ ar -rsv libpr.a pr1.o pr2.o 

a - pr1.o 

a - pr2.o 

[bill@billstone make_lib]$ ls -l *.a 

-rw-rw-r--        1 bill          bill                  1822    4 月  15 11:12 libpr.a 

[bill@billstone make_lib]$ ar -t libpr.a 

pr1.o 

pr2.o 

(4)  调用库函数代码 main.c 

[bill@billstone make_lib]$ cat main.c 

int main() 

                print1(); 

                print2(); 

                return 0; 

(5)  编译链接选项 

    -L 及-l 参数放在后面.其中,-L 加载库文件路径,-l 指明库文件名字. 

[bill@billstone make_lib]$ gcc -o main main.c -L./ -lpr 

[bill@billstone make_lib]$ ls -l main* 

-rwxrwxr-x        1 bill          bill                11805    4 月  15 11:17 main 

-rw-rw-r--        1 bill          bill                      50    4 月  15 11:15 main.c 

(6)执行目标程序 

[bill@billstone make_lib]$ ./main 

This is the first lib src! 

This is the second src lib! 

[bill@billstone make_lib]$ 

动态库的使用

编写动态库 

(1)设计库代码 

[bill@billstone make_lib]$ cat pr1.c 

int p = 2; 

void print(){ 

                printf("This is the first dll src!\n"); 

[bill@billstone make_lib]$   

(2)生成动态库 

[bill@billstone make_lib]$ gcc -O -fpic -shared -o dl.so pr1.c 

[bill@billstone make_lib]$ ls -l *.so 

-rwxrwxr-x        1 bill          bill                  6592    4 月  15 15:19 dl.so 

[bill@billstone make_lib]$ 

动态库的隐式调用 

  在编译调用库函数代码时指明动态库的位置及名字,  看下面实例 

[bill@billstone make_lib]$ cat main.c 

int main() 

                print(); 

                return 0; 

[bill@billstone make_lib]$ gcc -o tdl main.c ./dl.so 

[bill@billstone make_lib]$ ./tdl 

This is the first dll src! 

[bill@billstone make_lib]$ 

当动态库的位置活名字发生改变时,  程序将无法正常运行;  而动态库取代静态库的好处之一则是通过更新动态库而随时升级库的内容. 

动态库的显式调用 

  显式调用动态库需要四个函数的支持,  函数 dlopen 打开动态库,  函数 dlsym 获取动态库中对象基址,  函数 dlerror 获取显式动态库操作中的错误信息,  函数 doclose 关闭动态库.

[bill@billstone make_lib]$ cat main.c 

#include <dlfcn.h> 

int main() 

                void *pHandle; 

                void (*pFunc)();                                                    //  指向函数的指针 

                int *p; 

                pHandle = dlopen("./d1.so", RTLD_NOW);                  //  打开动态库 

                if(!pHandle){ 

                                printf("Can't find d1.so \n"); 

                                exit(1); 

                } 

                pFunc = (void (*)())dlsym(pHandle, "print");                //  获取库函数 print 的地址 

                if(pFunc) 

                                pFunc(); 

                else 

                                printf("Can't find function print\n"); 

                p = (int *)dlsym(pHandle, "p");                                      //  获取库变量 p 的地址 

                if(p) 

                                printf("p = %d\n", *p); 

                else 

                                printf("Can't find int p\n"); 

                dlclose(pHandle);                                                                //  关闭动态库 

                return 0; 

[bill@billstone make_lib]$ gcc -o tds main.c –ld1 –L.

此时还不能立即./tds,因为在动态函数库使用时,会查找/usr/lib、/lib目录下的动态函数库,而此时我们生成的库不在里边。 这个时候有好几种方法可以让他成功运行: 最直接最简单的方法就是把libstr_out.so拉到/usr/lib或/lib中去。 还有一种方法 export LD_LIBRARY_PATH=$(pwd) 另外还可以在/etc/ld.so.conf文件里加入我们生成的库的目录,然后/sbin/ldconfig。 /etc/ld.so.conf是非常重要的一个目录,里面存放的是链接器和加载器搜索共享库时要检查的目录,默认是从/usr/lib /lib中读取的,所以想要顺利运行,我们也可以把我们库的目录加入到这个文件中并执行/sbin/ldconfig 。另外还有个文件需要了解/etc/ld.so.cache,里面保存了常用的动态函数库,且会先把他们加载到内存中,因为内存的访问速度远远大于硬盘的访问速度,这样可以提高软件加载动态函数库的速度了。

库依赖的查看

使用ldd命令来查看执行文件依赖于哪些库。

该命令用于判断某个可执行的 binary 档案含有什么动态函式库。
[root@test root]# ldd [-vdr] [filename]
参数说明:
--version  打印ldd的版本号
-v --verbose  打印所有信息,例如包括符号的版本信息
-d --data-relocs  执行符号重部署,并报告缺少的目标对象(只对ELF格式适用)
-r --function-relocs  对目标对象和函数执行重新部署,并报告缺少的目标对象和函数(只对ELF格式适用)
--help 用法信息。

如果命令行中给定的库名字包含'/',这个程序的libc5版本将使用它作为库名字;否则它将在标准位置搜索库。运行一个当前目录下的共享库,加前缀"./"。
 
附加:
 
静态链接库与动态链接库都是共享代码的方式,如果采用静态链接库,则无论你愿不愿意,lib 中的指令都全部被直接包含在最终生成的 EXE 文件中了。但是若使用 DLL,该 DLL 不必被包含在最终 EXE 文件中,EXE 文件执行时可以“动态”地引用和卸载这个与 EXE 独立的 DLL 文件。静态链接库和动态链接库的另外一个区别在于静态链接库中不能再包含其他的动态链接库或者静态库,而在动态链接库中还可以再包含其他的动态或静态链接库。静态链接库与静态链接库调用规则总体比较如下。

对于静态链接库(比较简单):
首先,静态链接库的使用需要库的开发者提供生成库的.h头文件和.lib文件。

生成库的.h头文件中的声明格式如下:
extern "C" 函数返回类型 函数名(参数表);
在调用程序的.cpp源代码文件中如下:
#include "..\lib.h"
#pragma comment(lib,"..\\debug\\libTest.lib")
//指定与静态库一起链接

第二,因为静态链接库是将全部指令都包含入调用程序生成的EXE文件中。因此如果用的是静态链接库,那么也就不存在“导出某个函数提供给用户使用”的情况,要想用就得全要!要不就都别要!:)

对于动态链接库:
动态链接库的使用需要库的开发者提供生成的.lib文件和.dll文件。或者只提供dll文件。
首先我们必须先注意到DLL内的函数分为两种:
(1)DLL 导出函数,可供应用程序调用;
(2)DLL 内部函数,只能在 DLL 程序使用,应用程序无法调用它们。
因此调用程序若想调用DLL中的某个函数就要以某种形式或方式指明它到底想调用哪一个函数。

因此这里衍生出两个问题:
第一:如何调用?即调用的方式
第二:不同调用方式对应的库的生成过程和调用规则

我逐步展开问题。
第一,存在两种调用方式——动态调用和静态调用
第二,两种调用方式的库的生成过程和调用规则
1〉动态调用

生成库的.h头文件中的声明格式如下:
extern "C" 函数返回类型 __declspec(dllexport) 函数名(参数表);
在调用程序的.cpp源代码文件中按如下流程调用:
在main函数代码的开始处
定义需要的DLL模块的句柄和此DLL模块模块中需要调用的函数的函数指针。
定义好后紧接着就是标准的三部曲:
取得需要的DLL模块------>返回模块句柄
LoadLibrary("DLL模块路径")
取得需要的函数地址———>返回函数指针GetProcAddress(模块句柄,"函数名")
从内存中卸载DLL模块———>FreeLibrary(模块句柄)
2>静态调用
在调用程序的.cpp源代码文件中按如下流程调用:
#include.........
告诉编译器与 DLL 相对应的.lib 文件所在的路径及文件名
#pragma comment(lib,"路径和文件名")
extern "C" 函数返回类型 _declspec(dllimport) 函数名(参数表)分号
int main()
{
..............
}

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