一、静态连接和动态连接

链接分为两种:静态链接、动态链接

1)静态链接

静态链接:由链接器在链接时将库的内容加入到可执行程序中。

优点:

  • 对运行环境的依赖性较小,具有较好的兼容性

缺点:

  • 生成的程序比较大,需要更多的系统资源,在装入内存时会消耗更多的时间
  • 库函数有了更新,必须重新编译应用程序

2)动态链接

动态链接:连接器在链接时仅仅建立与所需库函数的之间的链接关系,在程序运行时才将所需资源调入可执行程序。

优点:

  • 在需要的时候才会调入对应的资源函数
  • 简化程序的升级;有着较小的程序体积
  • 实现进程之间的资源共享(避免重复拷贝)

缺点:

  • 依赖动态库,不能独立运行
  • 动态库依赖版本问题严重

3)静态、动态编译对比

        前面我们编写的应用程序大量用到了标准库函数,系统默认采用动态链接的方式进行编译程序,若想采用静态编译,加入-static参数。

以下是分别采用动态编译、静态编译时文件对比:

测试程序(test.c)如下:

#include <stdio.h>
​
int main(void)
{
    printf("hello world\n");
​
    return 0;
}

编译:

结果对比:

【静态连接和动态连接】C/C++编程中的两种有效链接策略-LMLPHP

二、静态库和动态库简介

        所谓“程序库”,简单说,就是包含了数据和执行码的文件。其不能单独执行,可以作为其它执行程序的一部分来完成某些功能。

        库的存在可以使得程序模块化,可以加快程序的再编译,可以实现代码重用,可以使得程序便于升级。

程序库可分静态库(static library)和共享库(shared library)

三、静态库制作和使用

        静态库可以认为是一些目标代码的集合,是在可执行程序运行前就已经加入到执行码中,成为执行程序的一部分。

按照习惯,一般以“.a”做为文件后缀名。静态库的命名一般分为三个部分:

  • 前缀:lib
  • 库名称:自己定义即可
  • 后缀:.a

所以最终的静态库的名字应该为:libxxx.a

1) 静态库制作

【静态连接和动态连接】C/C++编程中的两种有效链接策略-LMLPHP

步骤1:将c源文件生成对应的.o文件

步骤2:使用打包工具ar将准备好的.o文件打包为.a文件 libtest.a

在使用ar工具是时候需要添加参数:rcs

  • r更新
  • c创建
  • s建立索引

2)静态库使用

静态库制作完成之后,需要将.a文件和头文件一起发布给用户。

假设测试文件为main.c,静态库文件为libtest.a头文件为head.h

编译命令:

参数说明:

  • -L:表示要连接的库所在目录
  • -I./: I(大写i) 表示指定头文件的目录为当前目录
  • -l(小写L):指定链接时需要的库,去掉前缀和后缀

【静态连接和动态连接】C/C++编程中的两种有效链接策略-LMLPHP

13. 动态库制作和使用

        共享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。

按照习惯,一般以“.so”做为文件后缀名。共享库的命名一般分为三个部分:

  • 前缀:lib
  • 库名称:自己定义即可
  • 后缀:.so

所以最终的动态库的名字应该为:libxxx.so

【静态连接和动态连接】C/C++编程中的两种有效链接策略-LMLPHP

 1)动态库制作

步骤一:生成目标文件,此时要加编译选项:-fPIC(fpic)

参数:-fPIC 创建与地址无关的编译程序(pic,position independent code),是为了能够在多个应用程序间共享。

步骤二:生成共享库,此时要加链接器选项: -shared(指定生成动态链接库)

步骤三: 通过nm命令查看对应的函数

ldd查看可执行文件的依赖的动态库

2)动态库测试

引用动态库编译成可执行文件(跟静态库方式一样)

然后运行:./a.out,发现竟然报错了!!!

【静态连接和动态连接】C/C++编程中的两种有效链接策略-LMLPHP

  • 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。

3)如何让系统找到动态库

  • 拷贝自己制作的共享库到/lib或者/usr/lib(不能是/lib64目录)
  • 临时设置LD_LIBRARY_PATH:
  • 永久设置,把export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径,设置到~/.bashrc或者 /etc/profile文件中

    使环境变量生效

  • 将其添加到 /etc/ld.so.conf文件中

    编辑/etc/ld.so.conf文件,加入库文件所在目录的路径

    运行sudo ldconfig -v,该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

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  • 使用符号链接, 但是一定要使用绝对路径

总结: 

        静态链接将所有依赖的库函数直接编译进最终的可执行文件,提供高独立性和执行效率,但可能导致大的磁盘和内存占用,且更新库函数需要重新编译。而动态链接则在程序运行时动态加载库函数,有效节省存储空间,便于库函数的更新和共享,但运行时需要保证正确版本的库在合适的位置,且可能影响执行效率。

06-27 11:41