linux下的静态库和共享库

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     我们在编写一个C语言程序的时候，经常会遇到好多重复或常用的部分，如果每次都重新编写固然是可以的，不过那样会大大降低工作效率，并且影响代码的可读性，更不利于后期的代码维护。我们可以把他们制作成相应的功能函数，使用时直接调用就会很方便，还可以进行后期的功能升级。 

例如我要在一段代码中多次交换两个变量的值，我可以在代码中多次写入

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

不过这样未免有点麻烦我们可以编写一个change_two_int()函数进行简化。
定义如下函数：
void change_two_int(int *a，int *b)
  {
     int c;
     c=*a;
     *a=*b;
     *b=c;
   }
    这样每次要进行交换时只需调用 change_two_int(&x , &y);即可，是否方便了许多？

那么我们要讨论的和这些有什么关系呢？库通俗的说就是把这些常用函数的目标文件打包在一起，提供相应函数的接口，便于程序员使用。库是别人写好的现有的，成熟的，可以复用的代码，我们只需要知道其接口如何定义，便可以自如使用。

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。比如我们常使用的printf函数，就是c标准库提供的函数。我们在使用时只需要包含相应的头文件就可以使用（非静态编译还要有相应的库文件）。而不用关心printf函数具体是如何实现的，这样就大大提高了程序员编写代码的效率。从使用方法上分库大体上可以分为两类：静态库和共享库。在windows中静态库是以 .lib 为后缀的文件，共享库是以 .dll 为后缀的文件。在Linux中静态库是以 .a 为后缀的文件，共享库是以 .so为后缀的文件。
以linux下的静态库和动态库为例我们研究一下，首先我们看一下他们的生成方式

静态库：
首先将源文件编译成目标文件：gcc –c a.c b.c
生成静态库：ar –rc libstatic.a a.o b.o

共享库：
同静态库一样编译成目标文件：gcc –c a.c b.c
生成共享库：gcc –fPIC –shared –o libshared.so a.o b.o

由此可见静态库和动态库都是对目标文件的处理，也可以说库文件已经是机器码文件了，静态库和共享库的加载过程有很大的区别。

静态库的链接方法：
gcc –o staticcode –L. –lstatic main.c –static(默认库在当前文件夹)

共享库的链接方法： 
gcc –o sharedcode  -L. –lshared main.c(默认库在当前文件夹)

当程序与静态库连接时，库中目标文件所含的所有将被程序使用的函数的机器码被copy到最终的可执行文件中。这就会导致最终生成的可执行代码量相对变多，相当于编译器将代码补充完整了，这样运行起来相对就快些。不过会有个缺点: 占用磁盘和内存空间. 静态库会被添加到和它连接的每个程序中, 而且这些程序运行时, 都会被加载到内存中. 无形中又多消耗了更多的内存空间.

与共享库连接的可执行文件只包含它需要的函数的引用表，而不是所有的函数代码，只有在程序执行时, 那些需要的函数代码才被拷贝到内存中。这样就使可执行文件比较小, 节省磁盘空间，更进一步，操作系统使用虚拟内存，使得一份共享库驻留在内存中被多个程序使用，也同时节约了内存。不过由于运行时要去链接库会花费一定的时间，执行速度相对会慢一些，总的来说静态库是牺牲了空间效率，换取了时间效率，共享库是牺牲了时间效率换取了空间效率，没有好与坏的区别，只看具体需要了。

另外，.一个程序编好后，有时需要做一些修改和优化，如果我们要修改的刚好是库函数的话，在接口不变的前提下，使用共享库的程序只需要将共享库重新编译就可以了，而使用静态库的程序则需要将静态库重新编译好后，将程序再重新编译一便。

总结:

一、库的类型

(一) 在windows中

.dll 动态库

.lib 静态库

库即为源代码的二进制文件

(二) 在linux中

.so 动态库

.a      静态库

(三) 静态库和动态库的优缺点

我们通常把一些公用函数制作成函数库，供其它程序使用。

函数库分为静态库和动态库两种。

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。

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

总结的说就是静态库：便于移植，但是体积大，不易于维护和升级

共享库就是便于升级维护，但是依赖性比较强，不易于移植，体积小，

1.什么是库

在windows平台和linux平台下都大量存在着库。

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。

由于windows和linux的本质不同，因此二者库的二进制是不兼容的。

本文仅限于介绍linux下的库

2.库的种类

linux下的库有两种：静态库和共享库（动态库）。

二者的不同点在于代码被载入的时刻不同。

静态库的代码在编译过程中已经被载入可执行程序，因此体积较大。

共享库的代码是在可执行程序运行时才载入内存的，在编译过程中仅简单的引用，因此代码体积较小。

3.库存在的意义

库是别人写好的现有的，成熟的，可以复用的代码，你可以使用但要记得遵守许可协议。

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。共享库的好处是，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。

4.库文件是如何产生的在linux下

静态库的后缀是.a，它的产生分两步

Step 1.由源文件编译生成一堆.o，每个.o里都包含这个编译单元的符号表

Step 2.ar命令将很多.o转换成.a，成文静态库

动态库的后缀是.so，它由gcc加特定参数编译产生。

例如:

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

-fPIC：可重新定位的二进制文件：

我们编译的时候或者程序运行的时候需要·将库加载到内存当中，如果库中有多个函数，涉及到了函数的库内的jump地址跳转，库里的地址存储的是绝对的地址，但是加载

到内存后这个地址就改变了，所以使用绝对地址可能就是产生访问违规的问题，pic就是将jump中的绝对地址变成相对地址，那样在内存中毕竟是连续的内存，所以就不会

受到影响

gcc -fpic -o  *.c  -----------------》*.o

生成与位置无关的二进制文件

gcc -shared -WL -soname  ,libmylib.so.1   -o   libmylib.so.1.0.1   *.o    生成库

gcc -I/test.h  main.c libmylib.so.1.0.1 -o app   生成app

soname 主版本名

realname真实名字

linkname链接名字

5.库文件是如何命名的，有没有什么规范

在linux下，库文件一般放在/usr/lib和/lib下，

静态库的名字一般为libxxxx.a，其中xxxx是该lib的名称

动态库的名字一般为libxxxx.so.major.minor，xxxx是该lib的名称，major是主版本号， minor是副版本号