静态库和动态库制作

四.  动态库与静态库

重点：

l  静态库和动态库的区别：

l  制作静态库和动态库的区别。

l  动态库运行时的搜索方式以及使用上的区别。

4.1静态库和动态库的区别

参考http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-dynamic-libraries/

讲解思路：链接 —>静态链接和动态链接 --> 静态链接库和动态链接库。用于静态链接的.o打包后生成的.a我们叫静态库。用于动态链接的.so我们叫动态库，或者叫共享库。

共享库的共享还有一个概念就是：作为共享库，每个库由指令TEXT和数据DATA两部分组成，指令或者只读数据在内存中只存一份（共享）。但对可写数据可能有多份副本，当某一连接到动态库的进程要修改库的数据时，OS就复制一份数据的副本，然后修改进程的地址空间映射，使其指向新的数据副本。

举例：misc/lib_summary.pptx

对比点静态库动态库库命名libxxx.alibxxx.so库文件格式.a文件只是众多.o文件的打包.so文件包含支持动态链接和加载的信息。制作方法使用ar将.o文件打包为.a使用gcc，在汇编阶段制作特殊的.o文件(-fPIC)和在链接阶段基于前期的.o制作特殊的.so文件(-shared)。库内容和最终可执行文件的整合关系整个函数库的所有数据都会被整合进最终的可执行文件中，所以最终的a.out较大。函数库没有被整合进你的可执行文件中，最终的a.out较小。函数库的内容以.so的形式独立于a.out存在。而且一个系统中的同一个so文件可能同时被多个a.out所使用，体现出so的共享特性。库内的内容何时被加载到内存函数库的内容因为已经被整合进最终的可执行文件，所以在可执行文件被加载到内存中执行时，静态链接的函数库的内容也同时被加载。函数库内容什么时候被加载到内存有两种形式：
l 静态加载：链接时通过-l的方式在a.out文件中记录了其依赖的so的信息列表，并在a.out被启动加载到内存执行时由操作系统负责帮助它找到所有依赖的so并在此时加载到内存中。
l 动态加载：链接时不需要通过-l并指定so文件。但在代码中调用dlopen来由程序自己负责在任意指定时刻加载so文件。（这个本课程不讲）库中的符号->地址的绑定时间点。在链接阶段静态完成的。运行阶段被加载时动态完成的。部署的优缺点l 优点：因为整个函数库的所有数据都会被整合进目标代码中，他的优点就显而易见了，即编译后的执行程序不需要外部的函数库支持。
l 缺点：因为所有使用的函数都已经被编译进去了。当然这也会成为他的缺点，因为如果静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译和链接。l 缺点：由于函数库没有被整合进你的程序，所以如果机器里没有这些库文件就不能运行。
l 优点：动态函数库的改变并不影响你的程序，所以动态函数库的升级/更新比较方便。

4.2静态库

举例 <<<<< samples\4-libs\4.2-staticlib，演示步骤：demo-steps.txt

(1)   为pr1和pr2生成object文件

gcc -O -c pr1.c pr2.c

(2)   ls

(3) 链接静态库

为了在编译程序中正确找到库文件,静态库必须按照 lib[name].a 的规则命名,如下例中[name]=pr.

ar参数意义：

c:  create的意思

r：在库中插入模块(替换)。当插入的模块名已经在库中存在，则替换同名的模块。

s：写入一个目标文件索引到库中，或者更新一个存在的目标文件索引。

v：该选项用来显示执行操作选项的附加信息。

t：显示库的模块表清单。一般只显示模块名。

ar -crsv libpr.a pr1.o pr2.o

ar -t libpr.a  //显示静态库所依赖的文件

(4) 编译链接选项

-L及-l参数放在后面.其中,-L加载库文件路径,-l指明库文件名字.

gcc -o main main.c -L./ -lpr     //生成main

-I后面接头文件 (大写的i)

-L后面接库文件路径路径

-l后面接库文件名,除了“lib”和“.a”部分,全名为libpr.a

(5)执行目标程序

./main

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4.3动态库:

注意，和动态库相关的路径搜索问题可以认为分链接时的搜索和 运行时加载的搜索。链接时的搜索就是”-L”,比较简单直接，我们重点讲的是运行时的加载搜索

1.3.1动态库的制作

查看某个程序使用了那些动态库，使用ldd命令查看 

ldd /bin/ls

举例 <<<<< samples\4-libs\4.3-dynclib，演示步骤：demo-steps.txt

(1)生成动态库  xxx.so

gcc -fPIC -Wall -c pr1.c

PIC告诉编译器产生与位置无关代码(Position-Independent Code)， 则产生的代码中，没有绝对地址，全部使用相对地址，故而代码可以被加载器加载到内存的任意位置，都可以正确的执行。这正是共享库所要求的，共享库被加载时，在内存的位置不是固定的。

gcc -shared -o libpr.so pr1.o

or use one line:

gcc -O -fPIC -shared -o libpr.so pr1.c

(2)编译时调用动态库 

gcc -o test main.c –L. -lpr

采用该方法执行会报告./test: error while loading shared libraries: libpr.so: cannot open shared object file: No such file or directory

前面链接时候使用 -L/tmp/ -ltmp是一种设置相对路径方法，还有一种绝对路径链接方法。

[stevenrao]$ gcc -o test main.c  </tmp/libpr.so> //直接指定libpr的绝对路径

此时运行ok

Ldd ./test

会看到此时的绝对路径出现，这个信息应该也是从elf中直接读到的

Readelf –d看看

绝对路径虽然申请设置环境变量步骤，但是缺陷也是致命的，这个so必须放在绝对路径下，不能放到其他地方，这样给部署带来很大麻烦。所以应该禁止使用绝对路径链接so。

注意：（optional）

A当动态库和静态库同时存在且同名（除了后缀之外）的时候，gcc默认使用的是动态库。如果强制使用静态库则需要加-static选项支持。

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