Linux动静态库-编程知识

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文章目录

1. 静态库
2. 动态库
3. 动态库的加载

本章代码gitee仓库：动静态库

1. 静态库

Linux开发工具gcc/g++篇，此篇文章讲过动静态库的基本概念，不了解的可以先看一下这篇文章。

现在我们先来制作一个简单的静态库

mymath.h

#pragma once#include<stdio.h>extern int meyerrno;
int add(int x,int y);
int sub(int x,int y);
int mul(int x,int y);
int div(int x,int y);

mymath.c

#include"mymath.h"int myerrno = 0;
int add(int x,int y)
{return x+y;
}
int sub(int x,int y)
{return x-y;
}
int mul(int x,int y)
{return x*y;
}
int div(int x,int y)
{if(y == 0){myerrno = -1;return -1;}return x/y;
}

我们要是想把我们这个方法提供给不然用，2种方法

直接将源文件给别人
将源代码打包成库 -> 库+.h文件

这里头文件是是必须要给的，这个头文件就相当于我们库的一份说明书

别人要使用我们的方法，其就是将我们的这个.c文件全部编译成.o，然后链接起来形成可执行，现在我们不给源文件，我们自己先编译成.o，然后全部打包给人家，人家就只需要编译自己的.c文件，然后结合我们这个打包文件即可

指令ar -rc lib.o test1.o test2.o将编译好的.o文件打包起来

这时候就已经将库打包好了，要将其发布，我们只需再包装一下即可

将这个打包好的库，使用一下

我们这里包含完整路径，告诉这个头文件在哪儿，但一般我们都是直接包含头文件的名称，不会带上路径

#include"mymath.h"
int main()
{printf("1+1=%d\n",add(1,1));return 0;
}

但是这样的话，编译就不通过了，找不到这个头文件

在gcc中，它会在当前目录和系统里面搜索，这个当前目录指的是和源代码在同一级目录下

我们可以采用gcc main.c -I ./lib/include，告诉gcc去这个路径里面找我们的头文件

这里的路径不需要再跟上我们的mymath.h,因为我们代码中已经包含了

再继续编译，这里没有报找不到头文件的错误，而是报的的是链接错误

这里我们可以测试一下，让他生成目标文件，不进行链接，这里是没有问题的

这是因为找不到我们打包好的静态库，这个原因也是gcc只会去默认的库路径或者是当前目录找库。

所以我们还要带上gcc main.-I ./lib/include/ -L ./lib/mymathlib/，告诉gcc去这个路径找，执行发现，还是错误

报错还是一样，这里是因为我们并没告诉gcc，要链接哪个库，我们后面还要跟上gcc main.c -I ./lib/include/ -L ./lib/mymathlib/ -l mymath

小写-l后面简易紧跟库名称，库的真实名称是去掉前缀，去掉后缀

这些选项带着看着有点冗余，我们之前写的代码是纯C的代码，gcc能在系统中找到这些动静态库。

而我们现在用的库，属于第三方库，所以要带上这些选项，如果想这样做，我们可以将这个库的头文件拷贝到系统的include，将库文件拷贝到系统的lib64目录中，然后指定-l编译，如果不想这样，我们可以建立软链接

Tips：

我们这里写的库中，对除零错误进行了判定
printf("11/0 = %d errno = %d\n",div(11,0),myerrno);
这段代码的myerrno并没有改变，这是因为传参是从右向左传递的，传递myerrno的时候，div函数还未调用，所以myerrno没有改变

当我们链接完毕之后，可采用指令ldd a.out查看所依赖的动态库，这里却并没有mymath.c

gcc默认动态链接，我们这里只提供了静态库，所以gcc只能对这个库进行静态链接。

这里动静态库都链接了，这也说明，如果需要gcc可以同时链接多个动静态库

接下来我们将我们的库文件拷贝到系统路径

然后不带上I、L这些选项，编译发现，并没有出现找不到头文件的错误，出现的是链接错误

还是需要链接gcc main.c -lmymath

我们上面的对库进行拷贝，本质上就是对这个三方库进行安装，所谓的下载，就是在系统路径下去掉这个库。

这里第三方库，必须要指明库名称！

当然，这里并不是很建议将自己写的库安装到系统路径，我们也可以采用软连接的方式

sudo ln -s /home/Pyh/linux/study/lib_11_15/test/lib/include /usr/include/myinc
sudo ln -s /home/Pyh/linux/study/lib_11_15/test/lib/mymathlib/libmymath.a /lib64/libmymath.a

这两种方式都可以，但是对于第三方库，我们还是需要安装他们都说明书来进行安装

2. 动态库

不管是形成动态库还是静态库，第一步都是先将源文件生成目标.o文件

采用指令：

gcc -fPIC -c myprint.c
gcc -fPIC -c mylog.c

然后将其打包，ar指令是专门打包静态库的。形成动态库直接采用的是gcc

gcc -shared -o libmymethod.so *.o

生成可执行程序就是将所有的.o文件链接，可是我们的这两个.o里面并没有main函数，都是提供的方法，所以要跟上shared，表示生成共享库（动态库）

这里形成的动态库是有可执行权限的，而静态库是没有的

静态库是提供源代码的，在形成可执行的时候，它的作用就是将需要的内容拷贝过去，并不会加载到内存；

对于动态库来说，它要和可执行程序产生关联，当可执行程序运行时，要访问动态库的内容，要跳转到动态库，那么动态库就必须加载到内存当中，所以要有可执行权限

我们可以使用Makefile一次性生成我们的动静态库

dynamic-lib=libmymethod.so
static-lib=libmymath.a.PYONY:all
all:$(dynamic-lib) $(static-lib)$(static-lib):mymath.oar rc $@ $^
mymath.o:mymath.cgcc -c $^$(dynamic-lib):mylog.o myprint.ogcc -shared -o $@ $^
mylog.o:mylog.cgcc -fPIC -c $^
myprint.o:myprint.cgcc -fPIC -c $^.PHONY:clean
clean:rm -rf *.o *.a *.so mylib.PHONY:output
output:mkdir -p mylib/includemkdir -p mylib/libcp *.h mylib/includecp *.a mylib/libcp *so mylib/lib

这个单独使用静态库还是和上面一样，就不做演示了。我们来使用动态库看看，方法也是一样

生成可执行程序没有问题，但是运行的时候报错了。

我们先看一下依赖的动态库ldd a.out

发现这里是not found，我们在file a.out看一下，这个程序是使用共享库的

那么问题就是出现在了这个not found

我们这里是动态库，我们只是告诉了编译器，这个库的路径在哪里。可是动态库是要加载到内存的，系统的加载器并不知道它在哪儿。

这也可以想静态库一样，直接安装到系统路径下，这里就不演示了。

方法1：拷贝到默认库路径

方法2：建立软链接

sudo ln -s /home/Pyh/linux/study/lib_11_15/test/mylib/lib/ /lib64/libmymethod.so

方法3：将自己库所在的路径，添加到系统环境变量LD_LIBRARY_PATH
```
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/Pyh/linux/study/lib_11_15/test/mylib/lib
```
如果重新登录，那么这个配置的环境变量就失效了，要是想长久有效，可以将其添加到系统启动时候的脚本里面~/.bash_profile
方法4：在目录/etc/ld.so.conf.d里面，加上后缀位.conf的路径文件，然后ldconfing即可（需要root权限）

这里不用添加库名字，因为我们这个程序在编译的时候，已经知道了库的名字，所以系统知道链接哪个库

其实在实际情况下，我们用的库都是别人成熟的库，都采用直接安装到系统当中

推荐库ncurses，这个是基于终端的，可提供一些图形化界面的库

3. 动态库的加载

动态库在程序运行的时候，会被加载到内存当中，而静态库没有；
创建的动态库被所以的可执行文件动态链接，都要使用，所以动态库也叫共享库。

所以动态库在系统加载之后，会被所有的进程共享。

那这个动态库是怎么加载的呢？

动态库也是文件，文件都是存储在磁盘上。如果我们要执行这个程序需要访问这个库的代码，那么这个库就会加载到内存当中。

而进程访问内存是页表映射的方式，那么这个加载到内存的库，就会映射到页表，然后页表再映射到进程地址空间的共享区里面，这时候代码区要访问这个库，就跳转共享区，拿到要的方法，执行完毕之后再返回代码区。所以在建立映射之后，我们执行的任何代码，都是在进程地址空间中执行的。

一个共享库可以给多个进程使用，而一个进程也可以使用多个共享库，这就说明在系统当中，一定会有多个动态库，操作系统要将这些库管理起来，也是六个字先描述，再组织。所以这个共享库有没有加载到内存当中，操作系统是十分清楚的。

这里还有个问题，动态库中，可能会存在全局变量，例如errno这样的，如果我们的进程将其修改了，会不会影响其他的进程呢？

这肯定是不会的，如果这个进程要修改这个全局变量，就需要对这个变量进行写入，写入的过程会发生写时拷贝。这也是进程为什么具有独立性的一个原因！