动态库与静态库

目录

库

什么是库

  • 库文件是一种代码仓库，提供给使用者一些可以直接使用的类，函数，变量
  • 库是一种特殊的程序，只是不能单独运行

库的好处

  • 代码保密
  • 方便分发和部署

静态库

静态库的制作

命名规则

Linux下

libxxx.a
lib为固定前缀 xxx为库名 .a为固定后缀

Windows下

libxxx.lib

制作

  1. gcc获得.o文件
  2. 使用ar工具(archive)进行打包 ar rcs libxxx.a xxx.o xxx.o

举例
有一个头文件calc.h和四个cpp文件add.cpp sub.cpp divide.cpp multi.cpp 分别实现了四则运算，想要将这些文件打包成一个库文件

  1. gcc -c add.cpp sub.cpp divide.cpp multi.cpp将四个文件编译成.o文件（不需要加入calc.h，因为其在预编译时已经加入其中）
    执行这一步后，文件夹内会出现编译完成但没有链接的可执行程序 add.o sub.o divide.o multi.o
  2. ar rcs libcalc.a add.o sub.o divide.o multi.o
    打包成静态库

静态库的使用

首先，要把库和其头文件给出，库文件为实现，头文件说明解释库文件

对于这样一个目录，如果直接执行g++ main.cpp -o app则会报错:

main.cpp:2:10: fatal error: head.h: No such file or directory
2 | #include "head.h"
| ^~~~~~~~

这是由于默认的include路径为当前目录，而head.h文件存在在./include/路径下

解决办法：

  1. 将头文件拿到该目录下
  2. -I指令 g++ main.cpp -o app -I ./include
    使用上述解决办法后则会再次报错

/usr/bin/ld: /tmp/ccjIQ55y.o: in function main': main.cpp:(.text+0x58): undefined reference to add(double, double)'
/usr/bin/ld: main.cpp:(.text+0xbd): undefined reference to multi(double, double)' /usr/bin/ld: main.cpp:(.text+0x122): undefined reference to sub(double, double)'
/usr/bin/ld: main.cpp:(.text+0x187): undefined reference to `divide(double, double)'
collect2: error: ld returned 1 exit status

函数未定义的引用，即虽然提供头文件，但是并没有相应的实现/定义

解决办法:
g++ main.cpp -o app -I ./include -L ./lib/ .l calc
通过-L指定库的路径 -l指定库名

执行后，生成app可执行文件，运行后

root@VM-12-11-ubuntu:~/cpp/lesson05/library# ./app
a+b=32
a*b=240
a-b=8
a/b=1.66667

完成静态库的使用

动态库

静态库的制作

命名规则

Linux下

libxxx.so
lib为固定前缀 xxx为库名 .so为固定后缀

Windows下

libxxx.dll

制作

  1. gcc获得.o文件得到和位置无关的代码(-fpic)
    g++ -c -fpic a.cpp b.cpp
  2. gcc得到动态库
    g++ -shared a.o b.o -o libxxx.so

举例：
有一个头文件calc.h和四个cpp文件add.cpp sub.cpp divide.cpp multi.cpp 分别实现了四则运算，想要将这些文件打包成一个库文件

  1. g++ -c **-fpic** add.cpp sub.cpp divide.cpp multi.cpp 一定要写fpic 不然会报错
    关于fpic的原理
    https://www.cnblogs.com/Linux-tech/p/13873886.html
    https://www.cnblogs.com/Przz/p/6505917.html
    执行后生成.o文件
  2. g++ -shared *.o -o libcalc.so*.o为通配符
    执行后得到libcalc.so

和静态库同理，得到如下结构

├── include
│ └── head.h
├── lib
│ └── libcalc.so
├── main.cpp
└── src
├── add.cpp
├── divide.cpp
├── multi.cpp
└── sub.cpp

如果此时执行g++ main.cpp -o app -I ./include -L ./lib/ .l calc
得到可执行程序app后运行
则会报错：

./app: error while loading shared libraries: libcalc.so: cannot open shared object file: No such file or directory

此处涉及动态库的加载原理

动态库加载原理

  • gcc链接时，动态库的代码不会被加载到库中
  • 程序启动后通过ldd（list dynamic dependency）命令检查动态库依赖关系

root@VM-12-11-ubuntu:~/cpp/lesson06/library# ldd app
linux-vdso.so.1 (0x00007fff699cb000)
libcalc.so => not found
libstdc++.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 (0x00007f4af1a5d000)
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f4af1835000)
libm.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6 (0x00007f4af174e000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f4af1c96000)
libgcc_s.so.1 => /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1 (0x00007f4af172e000)

  • 如何定位动态库文件呢？
    动态载入器：对于elf格式的可执行程序，是由ld-linux.so完成，它先后搜索DT_RPATH段->环境变量LD_LIBRARY_PATH段->/etc/ld.so.cache文件列表->/lib , /usr/lib目录找到库文件后将其载入内存

而这里，动态载入器找完以上目录后没有找到所需的libcalc.so动态库，因此报错no such file

解决办法：将动态库文件路径加入以上四个路径其中之一

  1. 配置环境变量

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/root/cpp/lesson06/library/lib冒号后面为lib的绝对路径

但是这种做法，并不是永久改变，需要写入文件

  • 用户级别
  • 系统级别

静态库与动态库的区别

静态库在程序的链接阶段被复制到程序中，而动态库是在程序运行时由系统加载到内存中进行调用

静态库

优点

  • 移植方便
  • 打包到应用程序中，加载速度快

缺点

  • 消耗系统资源，浪费内存
  • 更新麻烦

动态库

优点

  • 可以实现进程间资源共享
  • 更新部署发布简单
  • 可以控制何时加载动态库

缺点

  • 加载速度慢
  • 发布程序时需要提供动态库
posted @ 2023-07-13 03:43  LiviaYu  阅读(70)  评论(0)    收藏  举报