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分析Linux系统的静态库和动态库问题

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 -o libfoo.so.1.0 *.

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 /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

6.如何知道一个可执行程序依赖哪些库
ldd命令可以查看一个可执行程序依赖的共享库,
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命令依赖于libc库和ld-linux库

7.可执行程序在执行的时候如何定位共享库文件
当系统加载可执行代码时候,能够知道其所依赖的库的名字,但是还需要知道绝对路径
此时就需要系统动态载入器(dynamic linker/loader)
对于elf格式的可执行程序,是由ld-linux.so*来完成的,它先后搜索elf文件的 DT_RPATH段—环境变量LD_LIBRARY_PATH—/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

8.在新安装一个库之后如何让系统能够找到他
如果安装在/lib或者/usr/lib下,那么ld默认能够找到,无需其他操作。
如果安装在其他目录,需要将其添加到/etc/ld.so.cache文件中,步骤如下
1.编辑/etc/ld.so.conf文件,加入库文件所在目录的路径
2.运行ldconfig,该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

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。本文主要通过举例来说明在Linux中如何创建静态库和动态库,以及使用它们。在创建函数库前,我们先来准备举例用的源程序,并将函数库的源程序编译成.o文件。

第1步:编辑得到举例的程序--hello.h、hello.c和main.c;

hello.h(见程序1)为该函数库的头文件。

hello.c(见程序2)是函数库的源程序,其中包含公用函数hello,该函数将在屏幕上输出"Hello XXX!"。

main.c(见程序3)为测试库文件的主程序,在主程序中调用了公用函数hello。

程序1: hello.h

#ifndef HELLO_H
#define HELLO_H

void hello(const char *name);

#endif //HELLO_H

程序2: hello.c

#include <stdio.h>

void hello(const char *name)
{
printf("Hello %s!\n", name);
}

程序3: main.c
#include "hello.h"

int main()
{
hello("everyone");
return 0;
}

第2步:将hello.c编译成.o文件;

无论静态库,还是动态库,都是由.o文件创建的。因此,我们必须将源程序hello.c通过gcc先编译成.o文件。

在系统提示符下键入以下命令得到hello.o文件。

# gcc -c hello.c

#

(注1:本文不介绍各命令使用和其参数功能,若希望详细了解它们,请参考其他文档。)

(注2:首字符"#"是系统提示符,不需要键入,下文相同。)

我们运行ls命令看看是否生存了hello.o文件。

# ls

hello.c hello.h hello.o main.c

#

(注3:首字符不是"#"为系统运行结果,下文相同。)

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