A-1 静态库与动态库

库library是一组旨在供多个程序重复使用的代码。通常，C++ 库由两部分组成：

1. 一个头文件，用于定义该库向使用它的程序提供的功能。
2. 一个预编译二进制文件，其中包含已预编译为机器语言的该功能实现。

某些库可能会拆分为多个文件，并且/或者包含多个头文件。

库之所以被预编译，有几个原因。首先，由于库很少发生变化，因此无需频繁重新编译。如果每次编写使用库的程序时都重新编译库，那将是一种时间浪费。其次，由于预编译后的目标文件采用机器语言，这能防止他人访问或修改源代码，这对企业或出于知识产权考虑不愿公开源代码的人士而言至关重要。

库主要分为两类：静态库和动态库。

静态库static library（也称为归档文件archive）由一系列例程组成，这些例程在编译时会被直接链接到程序中。当您编译一个使用静态库的程序时，该程序所使用的静态库的所有功能都会成为可执行文件的一部分。在 Windows 系统中，静态库通常使用 .lib 扩展名，而在 Linux 系统中，静态库通常使用 .a（归档）扩展名。静态库的一个优势在于，您只需分发可执行文件，用户即可运行您的程序。由于库已成为程序的一部分，这确保了程序始终使用正确的库版本。此外，由于静态库已成为程序的一部分，您可以像使用自己编写的功能一样直接调用它们。但缺点在于，由于每个使用该库的可执行文件中都包含库的副本，这会导致大量空间浪费。静态库也难以升级——要更新库，必须替换整个可执行文件。

动态库dynamic library（也称为共享库shared library）由在运行时加载到应用程序中的例程组成。当您编译使用动态库的程序时，该库不会成为可执行文件的一部分——它仍作为独立单元存在。在 Windows 系统中，动态库通常具有 .dll（动态链接库）扩展名，而在 Linux 系统中，动态库通常具有 .so（共享对象）扩展名。动态库的一个优势在于，多个程序可以共享同一份副本，从而节省空间。也许更大的优势在于，动态库可以升级到新版本，而无需替换所有使用它的可执行文件。

由于动态库未链接到程序中，使用动态库的程序必须显式加载并调用动态库。这种机制可能令人困惑，并使与动态库的交互变得笨拙。为了简化动态库的使用，可以使用导入库。

导入库import library是一种能够自动化动态库加载和使用过程的库。在 Windows 系统中，这通常通过一个与动态库（.dll）同名的小型静态库（.lib）来实现。该静态库在编译时被链接到程序中，随后动态库的功能便可像静态库一样被有效调用。在 Linux 系统中，共享对象 (.so) 文件既可作为动态库，也可作为导入库使用。大多数链接器在创建动态库时，都能为其生成相应的导入库。

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安装和使用库

既然你已经了解了各种类型的库，接下来我们就来谈谈如何在程序中实际使用库。在 C++ 中安装库通常包括 4 个步骤：

1. 获取该库。最佳选择是下载适用于您操作系统的预编译包（如果存在），这样您就不必自己编译该库。如果您的操作系统没有提供预编译包，您将不得不下载仅包含源代码的包并自行编译（这超出了本课的范围）。在 Windows 系统中，库通常以 .zip 文件的形式发布。在 Linux 系统中，库通常以软件包（例如 .RPM）的形式发布。您的软件包管理器可能已列出一些较流行的库（例如 SDL），以便于安装，因此请先在此处查看。
2. 安装库。在 Linux 上，这通常只需调用包管理器并让其完成所有操作。在 Windows 上，这通常需要将库解压到您选择的目录中。我们建议将所有库集中存放在一个位置以便于访问。例如，使用名为 C:\Libs 的目录，并将每个库放在其各自的子目录中。
3. 确保编译器知道在哪里查找该库的头文件。在 Windows 系统中，通常位于安装库文件的目录下的 include 子目录中（例如，若将库安装到 C:\libs\SDL-1.2.11，则头文件很可能位于 C:\libs\SDL-1.2.11\include）。在 Linux 系统中，头文件通常安装在 /usr/include 目录下，该目录通常已包含在头文件搜索路径中。但是，如果文件安装在其他位置，则需要告知编译器其位置。
4. 告知链接器在何处查找库文件。与步骤 3 类似，这通常涉及将一个目录添加到链接器搜索库的位置列表中。在 Windows 系统中，这通常是您安装库文件的目录下的 /lib 子目录。在 Linux 系统中，库通常安装在 /usr/lib 目录下，该目录通常已包含在您的库搜索路径中。

安装好库并确保 IDE 知道去哪里查找该库后，对于每个想要使用该库的项目，通常需要执行以下 3 个步骤：

5. 如果使用静态库或导入库，请告知链接器需要链接哪些库文件。
6. 在程序中包含库的头文件。这会向编译器告知库提供的所有功能，从而确保程序能够正确编译。
7. 如果使用动态库，请确保程序知道在哪里查找它们。在 Linux 系统中，库通常安装在 /usr/lib 目录下，该目录位于 LD_LIBRARY_PATH 环境变量中路径之后的默认搜索路径中。在 Windows 系统中，默认搜索路径包括程序运行所在的目录、通过调用 SetDllDirectory() 设置的目录、Windows、System 和 System32 目录，以及 PATH 环境变量中的目录。使用 .dll 文件最简单的方法是将其复制到可执行文件所在的位置。由于通常会将 .dll 文件与可执行文件一同分发，因此将它们放在一起也是合理的。

步骤 3-5 涉及配置您的 IDE——幸运的是，几乎所有 IDE 在执行这些操作时都遵循相同的方式。遗憾的是，由于每个 IDE 的界面各不相同，此过程最困难的部分仅仅在于找到执行每个步骤的正确位置。因此，在本节接下来的几节课中，我们将介绍如何在 Visual Studio 和 Code::Blocks 中完成所有这些步骤。如果您使用的是其他 IDE，请同时阅读两部分内容——等您读完后，应该就能掌握足够的信息，只需稍加搜索，就能在您自己的 IDE 中完成同样的操作。