(转)C++静态库与动态库

本文出自 http://www.cnblogs.com/skynet/p/3372855.html 吴秦

什么是库

库是写好的现有的，成熟的，可以复用的代码。现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库，不可能每个人的代码都从零开始，因此库的存在意义非同寻常。

本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式，可以被操作系统载入内存执行。库有两种：静态库（.a、.lib）和动态库（.so、.dll）。

所谓静态、动态是指链接。回顾一下，将一个程序编译成可执行程序的步骤：

图：编译过程

静态库

之所以成为【静态库】，是因为在链接阶段，会将汇编生成的目标文件.o与引用到的库一起链接打包到可执行文件中。因此对应的链接方式称为静态链接。

试想一下，静态库与汇编生成的目标文件一起链接为可执行文件，那么静态库必定跟.o文件格式相似。其实一个静态库可以简单看成是一组目标文件（.o/.obj文件）的集合，即很多目标文件经过压缩打包后形成的一个文件。静态库特点总结：

l  静态库对函数库的链接是放在编译时期完成的。

l  程序在运行时与函数库再无瓜葛，移植方便。

l  浪费空间和资源，因为所有相关的目标文件与牵涉到的函数库被链接合成一个可执行文件。

下面编写一些简单的四则运算C++类，将其编译成静态库给他人用，头文件如下所示：

#pragmaonce

classStaticMath

{

public:

    StaticMath(void);

    ~StaticMath(void);

    staticdouble add(double a, double b);//加法

    staticdouble sub(double a, double b);//减法

    staticdouble mul(double a, double b);//乘法

    staticdouble div(double a, double b);//除法

    void print();

};

Windows下创建与使用静态库

创建静态库（.lib）

如果是使用VS命令行生成静态库，也是分两个步骤来生成程序：

l  首先，通过使用带编译器选项 /c 的 Cl.exe 编译代码 (cl /c StaticMath.cpp)，创建名为“StaticMath.obj”的目标文件。

l  然后，使用库管理器 Lib.exe 链接代码 (lib StaticMath.obj)，创建静态库StaticMath.lib。

当然，我们一般不这么用，使用VS工程设置更方便。创建win32控制台程序时，勾选静态库类型；打开工程“属性面板”è”配置属性”è”常规”，配置类型选择静态库。

　　　　　　　　    图：vs静态库项目属性设置

Build项目即可生成静态库。

使用静态库

种使用方法：

方法一：

在VS中使用静态库方法：

l 工程“属性面板”è“通用属性”è “框架和引用”è”添加引用”，将显示“添加引用”对话框。 “项目”选项卡列出了当前解决方案中的各个项目以及可以引用的所有 库。在“项目”选项卡中，选择 StaticLibrary。单击“确定”。

l  添加StaticMath.h 头文件目录，必须修改包含目录路径。打开工程“属性面板”è”配置属性”è “C/C++”è” 常规”，在“附加包含目录”属性值中，键入StaticMath.h 头文件所在目录的路径或浏览至该目录。

编译运行OK。

图：静态库测试结果（vs）

中方法设置都可行。

方法二：

打开工程“属性面板”è”配置属性”è “链接器”è”命令行”，输入静态库的完整路径即可。

方法三：

l  “属性面板”è”配置属性”è “链接器”è”常规”，附加依赖库目录中输入，静态库所在目录；

l  “属性面板”è”配置属性”è “链接器”è”输入”，附加依赖库中输入静态库名StaticLibrary.lib。

动态库

通过上面的介绍发现静态库，容易使用和理解，也达到了代码复用的目的，那为什么还需要动态库呢？

为什么还需要动态库？

为什么需要动态库，其实也是静态库的特点导致。

l  空间浪费是静态库的一个问题。

l  另一个问题是静态库对程序的更新、部署和发布页会带来麻烦。如果静态库liba.lib更新了，所以使用它的应用程序都需要重新编译、发布给用户（对于玩家来说，可能是一个很小的改动，却导致整个程序重新下载，全量更新）。

动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入。不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例，规避了空间浪费问题。动态库在程序运行是才被载入，也解决了静态库对程序的更新、部署和发布页会带来麻烦。用户只需要更新动态库即可，增量更新。

动态库特点总结：

l  动态库把对一些库函数的链接载入推迟到程序运行的时期。

l  可以实现进程之间的资源共享。（因此动态库也称为共享库）

l  将一些程序升级变得简单。

l  甚至可以真正做到链接载入完全由程序员在程序代码中控制（显示调用）。

Window与Linux执行文件格式不同，在创建动态库的时候有一些差异。

l  在Windows系统下的执行文件格式是PE格式，动态库需要一个DllMain函数做出初始化的入口，通常在导出函数的声明时需要有_declspec(dllexport)关键字。

Windows下创建与使用动态库

创建动态库（.dll）

与Linux相比，在Windows系统下创建动态库要稍微麻烦一些。首先，需要一个DllMain函数做出初始化的入口（创建win32控制台程序时，勾选DLL类型会自动生成这个文件）：

// dllmain.cpp : Defines the entry point for the DLL application.

#include"stdafx.h"

BOOLAPIENTRY DllMain( HMODULEhModule,

                       DWORD  ul_reason_for_call,

                       LPVOIDlpReserved

                    )

{

    switch (ul_reason_for_call)

    {

    caseDLL_PROCESS_ATTACH:

    caseDLL_THREAD_ATTACH:

    caseDLL_THREAD_DETACH:

    caseDLL_PROCESS_DETACH:

        break;

    }

    returnTRUE;

}

通常在导出函数的声明时需要有_declspec(dllexport)关键字：

#pragmaonce

classDynamicMath

{

public:

    __declspec(dllexport) DynamicMath(void);

    __declspec(dllexport) ~DynamicMath(void);

    static__declspec(dllexport) double add(double a, double b);//加法

    static__declspec(dllexport) double sub(double a, double b);//减法

    static__declspec(dllexport) double mul(double a, double b);//乘法

    static__declspec(dllexport) double div(double a, double b);//除法

    __declspec(dllexport) void print();

};

生成动态库需要设置工程属性，打开工程“属性面板”è”配置属性”è”常规”，配置类型选择动态库。

图：v动态库项目属性设置

Build项目即可生成动态库。

使用动态库

创建win32控制台测试程序：

#include"stdafx.h"

#include"DynamicMath.h"

#include<iostream>

usingnamespace std;

int_tmain(intargc, _TCHAR* argv[])

{

    double a = 10;

    double b = 2;

    cout << "a + b = " << DynamicMath::add(a, b) << endl;

    cout << "a - b = " << DynamicMath::sub(a, b) << endl;

    cout << "a * b = " << DynamicMath::mul(a, b) << endl;

    cout << "a / b = " << DynamicMath::div(a, b) << endl;

    DynamicMath dyn;

    dyn.print();

    system("pause");

    return 0;

}

方法一：

l  工程“属性面板”è“通用属性”è “框架和引用”è”添加引用”，将显示“添加引用”对话框。“项目”选项卡列出了当前解决方案中的各个项目以及可以引用的所有库。在“项目”选项卡中，选择 DynamicLibrary。单击“确定”。

l  添加DynamicMath.h 头文件目录，必须修改包含目录路径。打开工程“属性面板”è”配置属性”è “C/C++”è” 常规”，在“附加包含目录”属性值中，键入DynamicMath.h 头文件所在目录的路径或浏览至该目录。

编译运行OK。

方法二：

l  “属性面板”è”配置属性”è “链接器”è”常规”，附加依赖库目录中输入，动态库所在目录；

l  “属性面板”è”配置属性”è “链接器”è”输入”，附加依赖库中输入动态库编译出来的DynamicLibrary.lib。

这里可能大家有个疑问，动态库怎么还有一个DynamicLibrary.lib文件？即无论是静态链接库还是动态链接库，最后都有lib文件，那么两者区别是什么呢？其实，两个是完全不一样的东西。

 StaticLibrary.lib的大小为190KB，DynamicLibrary.lib的大小为3KB，静态库对应的lib文件叫静态库，动态库对应的lib文件叫【导入库】。实际上静态库本身就包含了实际执行代码、符号表等等，而对于导入库而言，其实际的执行代码位于动态库中，导入库只包含了地址符号表等，确保程序找到对应函数的一些基本地址信息。

动态库的显式调用

上面介绍的动态库使用方法和静态库类似属于隐式调用，编译的时候指定相应的库和查找路径。其实，动态库还可以显式调用。【在C语言中】，显示调用一个动态库轻而易举！

在Windows下显式调用动态库

应用程序必须进行函数调用以在运行时显式加载 DLL。为显式链接到 DLL，应用程序必须：

l  调用 LoadLibrary（或相似的函数）以加载 DLL 和获取模块句柄。

l  调用 GetProcAddress，以获取指向应用程序要调用的每个导出函数的函数指针。由于应用程序是通过指针调用 DLL 的函数，编译器不生成外部引用，故无需与导入库链接。

l  使用完 DLL 后调用 FreeLibrary。

显式调用C++动态库注意点

对C++来说，情况稍微复杂。显式加载一个C++动态库的困难一部分是因为C++的name mangling；另一部分是因为没有提供一个合适的API来装载类，在C++中，您可能要用到库中的一个类，而这需要创建该类的一个实例，这不容易做到。

name mangling可以通过extern "C"解决。C++有个特定的关键字用来声明采用C binding的函数：extern "C" 。用 extern "C"声明的函数将使用函数名作符号名，就像C函数一样。因此，只有非成员函数才能被声明为extern "C"，并且不能被重载。尽管限制多多，extern "C"函数还是非常有用，因为它们可以象C函数一样被dlopen动态加载。冠以extern "C"限定符后，并不意味着函数中无法使用C++代码了，相反，它仍然是一个完全的C++函数，可以使用任何C++特性和各种类型的参数。

总结

二者的不同点在于代码被载入的时刻不同。

l  静态库在程序编译时会被连接到目标代码中，程序运行时将不再需要该静态库，因此体积较大。

l  动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入，因此在程序运行时还需要动态库存在，因此代码体积较小。

动态库的好处是，不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例