[庫函數(shù)]動態(tài)庫和靜態(tài)庫優(yōu)缺點比較

例如我要在一段代碼中多次交換兩個變量的值，我可以在代碼中多次寫入

i=x;
x=y;
y=i;

不過這樣未免有點麻煩我們可以編寫一個change_two_int()函數(shù)進行簡化。 
定義如下函數(shù)：

void change_two_int( int *a，int *b )
{    int c;

    c=*a;

    a=b;    *b=c;
}

這樣每次要進行交換時只需調(diào)用 change_two_int(&x , &y); 即可，是否方便了許多？

那么我們要討論的和這些有什么關(guān)系呢？庫通俗的說就是把這些常用函數(shù)的目標(biāo)文件打包在一起，提供相應(yīng)函數(shù)的接口，便于程序員使用。庫是別人寫好的現(xiàn)有的，成熟的，可以復(fù)用的代碼，我們只需要知道其接口如何定義，便可以自如使用。

共享庫=動態(tài)庫

現(xiàn)實中每個程序都要依賴很多基礎(chǔ)的底層庫，不可能每個人的代碼都從零開始，因此庫的存在意義非同尋常。比如我們常使用的printf函數(shù)，就是 C 標(biāo)準(zhǔn)庫提供的函數(shù)。我們在使用時只需要包含相應(yīng)的頭文件就可以使用（非靜態(tài)編譯還要有相應(yīng)的庫文件）。而不用關(guān)心printf函數(shù)具體是如何實現(xiàn)的，這樣就大大提高了程序員編寫代碼的效率。從使用方法上分庫大體上可以分為兩類：靜態(tài)庫和共享庫。在windows中靜態(tài)庫是以 .lib 為后綴的文件，共享庫是以 .dll 為后綴的文件。在linux中靜態(tài)庫是以 .a 為后綴的文件，共享庫是以 .so為后綴的文件。 
以 linux 下的靜態(tài)庫和動態(tài)庫為例我們研究一下，首先我們看一下他們的生成方式：

• 靜態(tài)庫：

  首先將源文件編譯成目標(biāo)文件：gcc –c a.c b.c 
  生成靜態(tài)庫：ar –rc libstatic.a a.o b.o

• 共享庫：

  同靜態(tài)庫一樣編譯成目標(biāo)文件：gcc –c a.c b.c 
  生成共享庫：gcc –fPIC –shared –o libshared.so a.o b.o

由此可見靜態(tài)庫和動態(tài)庫都是對目標(biāo)文件的處理，也可以說庫文件已經(jīng)是機器碼文件了，靜態(tài)庫和共享庫的加載過程有很大的區(qū)別。

• 靜態(tài)庫的鏈接方法：

  gcc –o staticcode –L. –lstatic main.c –static (默認(rèn)庫在當(dāng)前文件夾)

• 共享庫的鏈接方法：

  gcc –o sharedcode -L. –lshared main.c (默認(rèn)庫在當(dāng)前文件夾)

當(dāng)程序與靜態(tài)庫連接時，庫中目標(biāo)文件所含的所有將被程序使用的函數(shù)的機器碼被 copy 到最終的可執(zhí)行文件中。這就會導(dǎo)致最終生成的可執(zhí)行代碼量相對變多，相當(dāng)于編譯器將代碼補充完整了，優(yōu)點，這樣運行起來相對就快些。不過會有個缺點: 占用磁盤和內(nèi)存空間. 靜態(tài)庫會被添加到和它連接的每個程序中, 而且這些程序運行時, 都會被加載到內(nèi)存中. 無形中又多消耗了更多的內(nèi)存空間。

與共享庫連接的可執(zhí)行文件只包含它需要的函數(shù)的引用表，而不是所有的函數(shù)代碼，只有在程序執(zhí)行時, 那些需要的函數(shù)代碼才被拷貝到內(nèi)存中。優(yōu)點，這樣就使可執(zhí)行文件比較小, 節(jié)省磁盤空間，更進一步，操作系統(tǒng)使用虛擬內(nèi)存，使得一份共享庫駐留在內(nèi)存中被多個程序使用，也同時節(jié)約了內(nèi)存。缺點，不過由于運行時要去鏈接庫會花費一定的時間，執(zhí)行速度相對會慢一些，總的來說靜態(tài)庫是犧牲了空間效率，換取了時間效率，共享庫是犧牲了時間效率換取了空間效率，沒有好與壞的區(qū)別，只看具體需要了。

另外，一個程序編好后，有時需要做一些修改和優(yōu)化，如果我們要修改的剛好是庫函數(shù)的話，在接口不變的前提下，使用共享庫的程序只需要將共享庫重新編譯就可以了，而使用靜態(tài)庫的程序則需要將靜態(tài)庫重新編譯好后，將程序再重新編譯一便。這也是使用過程當(dāng)中的差別，以現(xiàn)在的項目舉例，在遠(yuǎn)程更新的時候，如果只是*.so動態(tài)庫封裝內(nèi)容變化了，那么只需要更新*.so即可。

• Windows下

　　.dll 動態(tài)庫

　　.lib 靜態(tài)庫

　　庫即為源代碼的二進制文件

• Linux下

　　.so 動態(tài)庫

　　.a 靜態(tài)庫

靜態(tài)庫在程序編譯時會被連接到目標(biāo)代碼中，程序運行時將不再需要該靜態(tài)庫。

動態(tài)庫在程序編譯時并不會被連接到目標(biāo)代碼中，而是在程序運行是才被載入，因此在程序運行時還需要動態(tài)庫存在。

靜態(tài)庫的后綴是.a，它的產(chǎn)生分兩步

Step 1.由源文件編譯生成一堆.o，每個.o里都包含這個編譯單元的符號表

Step 2.ar命令將很多.o轉(zhuǎn)換成.a，成文靜態(tài)庫

動態(tài)庫的后綴是.so，它由gcc加特定參數(shù)編譯產(chǎn)生。

例如:

gcc?fPIC?c?.cgcc?fPIC?c?.c gcc -shared -Wl,-soname, libfoo.so.1 -olibfoo.so.1.0 *.

在linux下，庫文件一般放在/usr/lib和/lib下，

靜態(tài)庫的名字一般為libxxxx.a，其中xxxx是該lib的名稱

動態(tài)庫的名字一般為libxxxx.so.major.minor，xxxx是該lib的名稱，major是主版本號， minor是副版本號

ldd命令可以查看一個可執(zhí)行程序依賴的共享庫，

例如# ldd /bin/lnlibc.so.6

=> /lib/libc.so.6 (0×40021000)/lib/ld-linux.so.2=> /lib/ld- linux.so.2 (0×40000000)

可以看到ln命令依賴于libc庫和ld-linux庫

當(dāng)系統(tǒng)加載可執(zhí)行代碼時候，能夠知道其所依賴的庫的名字，但是還需要知道絕對路徑

此時就需要系統(tǒng)動態(tài)載入器(dynamiclinker/loader)

對于elf格式的可執(zhí)行程序，是由ld-linux.so*來完成的

它先后搜索elf文件的 DT_RPATH段—環(huán)境變量LD_LIBRARY_PATH—/etc/ld.so.cache文件列表—/lib/,/usr/lib目錄

找到庫文件后將其載入內(nèi)存

如果安裝在/lib或者/usr/lib下，那么ld默認(rèn)能夠找到，無需其他操作。

如果安裝在其他目錄，需要將其添加到/etc/ld.so.cache文件中，步驟如下

1.編輯/etc/ld.so.conf文件，加入庫文件所在目錄的路徑

2.運行l(wèi)dconfig，該命令會重建/etc/ld.so.cache文件

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linux中編譯靜態(tài)庫(.a)和動態(tài)庫(.so)的基本方法

在linux環(huán)境中, 使用ar命令創(chuàng)建靜態(tài)庫文件.如下是命令的選項:

d -----從指定的靜態(tài)庫文件中刪除文件m -----把文件移動到指定的靜態(tài)庫文件中p -----把靜態(tài)庫文件中指定的文件輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出q -----快速地把文件追加到靜態(tài)庫文件中r -----把文件插入到靜態(tài)庫文件中t -----顯示靜態(tài)庫文件中文件的列表x -----從靜態(tài)庫文件中提取文件

還有多個修飾符修改以上基本選項,詳細(xì)請man ar 以下列出三個:

a —–把新的目標(biāo)文件(*.o)添加到靜態(tài)庫文件中現(xiàn)有文件之后

b—–*****之前

v —–使用詳細(xì)模式 

ar 命令的命令行格式如下:

ar[-]{dmpqrtx}[abcfilNoPsSuvV][membername] [count] archive files…

參數(shù)archive定義庫的名稱, files是庫文件中包含的目標(biāo)文件的清單, 用空格分隔每個文件.

比如創(chuàng)建一個靜態(tài)庫文件的命令如下:

ar r libapue.a error.oerrorlog.o lockreg.o

這樣就了libapue.a靜態(tài)庫文件, 可以用 t 選項顯示包含在庫中的文件

創(chuàng)建庫文件之后,可以創(chuàng)建這個靜態(tài)庫文件的索引來幫助提高和庫連接的其他程序的編譯速度：

使用ranlib程序創(chuàng)建庫的索引,索引存放在庫文件內(nèi)部.

ranlib libapue.a

用nm程序顯示存檔文件的索引,它可以顯示目標(biāo)文件的符號

nm libapue.a | more

如果是顯示目標(biāo)文件的符號:

nm error.o | more

如何使用呢?如下所示:

gcc -o test test.c libapue.a

這樣就可以在test.c中調(diào)用在libapue.a中的函數(shù)了.

gcc -shared -o libapue.soerror.o errorlog.o

這樣就創(chuàng)建了共享庫!

假設(shè)共享庫位于當(dāng)前目錄(即跟程序文件相同的目錄中)

gcc -o test -L. -lapue test.c

這樣就編譯出了不包含函數(shù)代碼可執(zhí)行文件了,但是但你運行時會發(fā)現(xiàn)linux動態(tài)加載器找不到libapue.so文件.

可以用ldd 命令查看可執(zhí)行文件依賴什么共享庫:

ldd test

如何才能讓動態(tài)加載器發(fā)現(xiàn)庫文件呢?有兩種方法可以解決:

1. 環(huán)境變量

   exportLD_LIBRARY_PATH=”$LD_LIBRARY_PATH:.”

2. 修改/etc/ld.so.conf文件.

   一般應(yīng)用程序的庫文件不與系統(tǒng)庫文件放在同一個目錄下,一般把應(yīng)用程序的共享庫文件放在 /usr/local/lib 下,新建一個屬于自己的目錄 apue，然后把剛才 libapue.so 復(fù)制過去就行了

同時在 /etc/ld.so.conf 中新增一行:

/usr/local/lib/apue

以后在編譯程序時加上編譯選項:

-L /usr/local/lib/apue -lapue

參數(shù)的配置通過 mangcc 可以看到

-llibrary

連接名為 library 的 庫文件.

連接器 在 標(biāo)準(zhǔn)搜索目錄 中 尋找 這個 庫文件, 庫文件 的 真正 名 字