关于链接的那些事

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：

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(.out)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 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：

 1.静态库对函数库的链接是放在编译时期完成的。 2.程序在运行时与函数库再无瓜葛，移植方便。 3.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：

class StaticMath{public:    StaticMath(void);    ~StaticMath(void);    static double add(double a, double b);//加    static double sub(double a, double b);//减    static double mul(double a, double b);//乘    static double div(double a, double b);//除};

参考学习：C++中的static关键字的总结 这个挺重要的，建议看一下！

Linux下使用 ar 工具，将目标文件压缩到一起，并且对其进行编号和索引，以便于查找和检索。一般创建静态库的步骤如图所示：

Linux下创建与使用静态库

Linux静态库命名规则

Linux静态库命名规范，必须*是”lib[your_library_name].a”：lib为前缀，中间是静态库名，扩展名为 .a

创建静态库（.a）
通过上面的流程可以知道，Linux创建静态库过程如下：

• （1）首先，将代码文件编译成目标文件.o（StaticMath.o）

//这是StaticMath.cpp 文件#include<iostream>#include"myhead.h"using namespace std;double StaticMath::add(double a,double b){    return a+b;}double StaticMath::sub(double a,double b){    return a-b;}double StaticMath::mul(double a,double b){    return a*b;}double StaticMath::div(double a,double b){    return a/b ;}

    g++ -c StaticMath.cpp

注意带参数-c，将其编译为.o 文件，否则直接编译为可执行文件

• （2）然后，通过 ar 工具将目标文件打包成 .a 静态库文件

  ar  -jcv  -f  libstaticmath.a     StaticMath.o

大一点的项目会编写makefile文件（CMake等等工程管理工具）来生成静态库，输入多个命令太麻烦了。

• （3） 使用静态库

编写使用上面创建的静态库的测试代码：

#include "StaticMath.h"#include <iostream>using namespace std;int main(int argc, char* argv[]){    double a = 10;    double b = 2;    cout << "a + b = " << StaticMath::add(a, b) << endl;    cout << "a - b = " << StaticMath::sub(a, b) << endl;    cout << "a * b = " << StaticMath::mul(a, b) << endl;    cout << "a / b = " << StaticMath::div(a, b) << endl;    return 0;}

Linux下使用静态库，只需要在编译的时候，指定静态库的搜索路径（-L选项）、指定静态库名（不需要lib前缀和.a后缀，-l选项）。

g++ TestStaticLibrary.cpp -L../StaticLibrary -lstaticmath

-L：表示要连接的库所在目录
-l (小写L)：指定链接时需要的动态库，编译器查找动态连接库时有隐含的命名规则，即在给出的名字前面加上lib，后面加上.a或.so来确定库的名称。

gcc 参数简介

    -E：只执行到预处理阶段,不生成任何文件    -S：将C代码转换为汇编代码(.s 汇编文件)    -c：仅执行编译操作，不进行连接操作(.o 机器码)    -o：指定生成的输出文件（.out 可执行文件）     -L：告诉gcc去哪里找库文件。 gcc默认会在程序当前目录、/lib、/usr/lib和/usr/local/lib下找对应的库    -l：用来指定具体的静态库、动态库是哪个    -I: 告诉gcc去哪里找头文件

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。

1.空间浪费是静态库的一个问题。

2.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。

动态库特点总结：

1.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。2.可以实现进程之间的资源共享。（因此动态库也称为共享库）3.将一些程序升级变得简单。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（显式调用）。

Linux下创建与使用动态库

Linux动态库的命名规则

动态链接库的名字形式为 libxxx.so，前缀是lib，后缀名为“.so”

创建动态库（.so）

编写四则运算动态库代码

// myhead.h 文件class DP{public:        static void print_111();        static void print_222();        static void print_333();};//print_333 文件（print_111和print_222 文件与print_333 文件类似）#include<iostream>#include"myhead.h"using namespace std;void DP::print_333() {    cout << "333333333333333" <<  endl ;}

首先，生成目标文件，此时要加编译器选项-fpic

g++ -fPIC -c  print_*.cpp

-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。

然后，生成动态库，此时要加链接器选项 -shared

g++ -shared -o libtest.so  print_*.o

-shared 指定生成动态链接库。

其实上面两个步骤可以合并为一个命令：

g++ -fPIC -shared -o libtest.so print_*.cpp

生成libtest.so 动态库

使用动态库

编写使用动态库的测试代码：

// testDP.cpp 文件 #include "myhead.h"#include <iostream>using namespace std;int main(void){    DP::print_111();    DP::print_222();    DP::print_333();    return 0;}

引用动态库编译成可执行文件（跟静态库方式一样）：

g++ testDP.cpp   -L./   -ltest

然后运行：./a.out，报错如下：

这是由于程序运行时没有找到动态链接库造成的。程序编译时链接动态链接库和运行时使用动态链接库的概念是不同的，在运行时，系统能够知道其所依赖的库的名字，但是还需要知道绝对路径。有几种办法可以解决此种问题：

1. 因为系统会按照 LD_LIBRARY_PATH 环境变量来查找除了默认路径之外（ /lib, /usr/lib, /usr/local/lib）的共享库（动态链接库）的其他路径，就像PATH变量一样！所以我们可以修改该环境变量来解决这个问题。

export LD_LIBRARY_PATH=/home/hp/LinuxC:$LD_LIBRARY_PATH

2. 将动态链接库赋值一份到默认路径

sudo cp libtest.so /usr/lib

3. 因为系统中的配置文件/etc/ld.so.conf是动态链接库的搜索路径配置文件，在程序运行时会去读取该文件，那么我们就将我们自己编写的库的路径写到该配置文件中去即可。

在最后一行加入   /home/liushengxi/C-/自建库/test运行ldconfig ，该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

idconfig命令查询：命令查询

至此，基本链接就是这样的了～_～