静态库和动态库-EW帮帮网

第一步，写一个.h的头文件，头文件内写有函数声明

第二步，写.c文件，.c文件内写有对应头文件中函数的实现

第三步，编译.c文件，得到.o文件

第四步，制作静态库，使用ar -rc命令（-rc：replace and create）

（.o 可重定位目标文件（目标文件）
.h头文件是一个手册，提供函数声明，告诉用户怎么用
.o文件提供实现，只需提供main函数，调用实现的方法，再和.o文件链接就行了）

示例：（将file1.o file2.o两个目标文件，打包成为libmylib.a静态库）

ar -rc libmylib.a file1.o file2.o

为了制作一个简单的 ADD 静态库，下面提供了头文件和实现代码，以及如何创建静态库的步骤。

1. 头文件 (`add.h`)

// 函数声明
int add(int a, int b);

（为了简单，我们去掉条件编译）

2. 实现文件 (`add.c`)

// add.c
#include "add.h"

// 函数实现
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

3. 编译源文件为对象文件

首先，使用 gcc 编译源文件 add.c 为对象文件 add.o：

gcc -c add.c

4. 创建静态库

ar -rc libadd.a add.o

5. 使用静态库

编写一个测试程序来使用这个静态库，例如 main.c：

// main.c
#include <stdio.h>
#include "add.h"

int main() {
    int result = add(3, 5);
    printf("Result of add(3, 5): %d\n", result);
    return 0;
}

6. 编译并链接测试程序

将测试程序 main.c 与静态库 libadd.a 链接：

gcc main.c -L. -ladd -o test_program

-L.：指定当前目录作为库文件的搜索路径。
-ladd：链接 libadd.a 库（lib 前缀和 .a 后缀可以省略）。

7. 运行测试程序

运行编译好的程序来验证静态库是否工作正常：

./test_program

2、静态库是什么？

所谓的库文件，本质就是把.o文件打包

3、为什么有库？

提高开发效率。

例如说，程序员的第一个代码：“Hello，World！”，向屏幕输出。你要做的就是，写上头文件，然后待用一个叫做printf的函数，然后对应格式写好，然后run即可。这个期间你做了什么？编译、运行、执行、打印、二进制、汇编等等所有的工作你什么都没有做，你就是一个计算机小白，啥也不会，你只是打了几个字，然后键盘按下Ctrl+F5，然后over。没了。你做的工作，只是打了几个字。打字，你告诉幼儿园小朋友，先按键盘的这个，再按键盘的哪个，最后按这个.......小孩都会编程。简直就是小孩玩泥巴。所以，这让我们站在巨人的肩膀上去看世界，改变世界。降低我们的学习成本。这就是为什么会有库的原因。

4、静态库编译

库一般以lib开头，后面的才是真正的名字，例如：linbc.so.6就是标准C语言的库，其实叫做c.so

不建议把静态库下载到我们的操作系统上
那么怎么办？
要使用-L（Link），-I（include）三个命令：

选项	作用	用法示例	说明
`-L`	指定库文件所在的目录	`gcc -o myprogram main.c -L/usr/local/lib -lmylib`	指定库文件的搜索路径，链接时查找 `libmylib.a` 或 `libmylib.so`
`-I`	指定头文件的搜索目录	`gcc -o myprogram main.c -I/usr/local/include`	指定头文件的搜索路径，查找 `main.c` 中包含的头文件

头文件中：
“”双引号的意思：在用户自己写的头文件查找
<>：在系统头文件查找

系统中的库路径：头文件路径：usr/include、文件路径：/usr/lib64

示例：-L表示头文件路径、-I表示库文件路径

gcc -o myprogram main.c -L/usr/local/lib -lmylib -I/usr/local/include

二、动态库

1、制作动态库

以.so结尾

形成动态库：直接使用gcc（gcc在不使用static选项时，默认使用动态库）

gcc -shared -o libmylib.so file1.o file2.o

动态库：因为动态库要在程序运行的时候，找到动态库加载并运行
为什么静态库没有这个问题呢？
这是因为静态库在编译期间，已经将库的代码拷贝到我们的可执行程序内部
运行和加载，就和库没有关系了

当我们自己写了一个动态库时，
我们告诉gcc编译器动态库的文件路径
于是，形成了可执行程序
但是，运行可执行程序却出问题
会显示，找不到动态库
这是为什么？
因为，可执行程序的执行，是由操作系统完成
你并没有将动态库的文件路径位置告诉操作系统
所以，当操作系统运行可执行程序时
找不到动态库，那怎么办呢？

2、添加动态库

方法	说明	示例命令/步骤
1. 将动态库复制到系统目录	将动态库文件复制到系统的动态库目录，如 `/usr/lib` 或 `/usr/local/lib`。	`sudo cp libmylib.so /usr/local/lib`
2. 建立软链接	在系统动态库目录中创建库文件的软链接。	`sudo ln -s /usr/local/lib/libmylib.so /usr/lib/libmylib.so`
3. 使用 `LD_LIBRARY_PATH`	临时添加动态库路径到环境变量 `LD_LIBRARY_PATH`。	`export LD_LIBRARY_PATH=/path/to/library:$LD_LIBRARY_PATH`
4. 永久添加到 `.bashrc`	将 `LD_LIBRARY_PATH` 设置添加到用户的 `.bashrc` 文件中（不推荐）。	`echo export LD_LIBRARY_PATH=/path/to/library:$LD_LIBRARY_PATH' >> ~/.bashrc<br>source ~/.bashrc`
5. 更新 `/etc/ld.so.conf.d`	在 `/etc/ld.so.conf.d` 目录下创建配置文件并使用 `ldconfig` 更新库缓存。	echo '/path/to/library'

1、将动态库cp到系统的动态库中
2、建立软链接
3、LD_LIBRARY_PAYH，环境变量方式添加
library：库
4、永久添加：到~家目录的.bashrc文件中添加（不推荐）
5、/etc/ld.so.conf.d 新增动态库搜索的配置文件，ldconfig命令生效

三、-static

当文件编译时，默认链接的是动态库；如果没有使用-static，并且只提供.a，只能静态链接当前的.a库，其他的库正常动态链接
-static的意义是什么？必须强制进行静态链接
这需要保证必须提供对应的静态库

四、第三方库

第三方库，其实就是别人写的库。根据上述的了解，大家应该可以自行掌握第三方库了。

如果用第三方库：用头文件+库文件
推荐第三方库：ncurses(超详细) ncurses 库使用介绍: 实现终端 GUI - 四季夏目天下第一 - 博客园 (cnblogs.com)

五、动态库在内存的管理

动态库加载：可执行程序和地址空间
动态库在加载后要映射到当前进程的地址空间中的堆、栈之间的共享区
动态库首先会加载到内存中
然后，哪一个进程用到动态库
就会在页表形成和动态库地址的映射
映射的一端是介于堆和栈之间的共享区
另一端是动态库的内存地址

而动态库在内存中只需要加载一份
当其他进程也用到该动态库时
这个就会相应的，通过页表，加载动态库内存地址和进程的共享区之间的映射
以此类推，再多的进程也是如此
因此，动态库也叫做共享库

我们的可执行程序，编译成功，没有加载运行，二进制代码有“地址”吗？
有地址
可执行和程序编译之后，会变成很多汇编语句，每条汇编语句都会有他自己的地址

反汇编命令：objdump -d binary_file

如何编制？
全0到全F编址，叫做平坦模式
于是，可执行文件记录了所有的代码的地址信息
这些地址叫做逻辑地址，其实也等价于虚拟地址
同时，也就有了各个数据段的开始位置和结束位置
于是，当运行程序，创建程序时
可执行文件内的所编译的数据就可以用来初始化进程的属性结构体mm_struct
同时，可执行文件的虚拟地址和和物理地址也建立起映射关系

虚拟地址空间，不仅仅是操作系统独有
虚拟地址空间是一个标准
这个标准加载器、编译器也要遵守

在CPU内，有一个PC寄存器
PC指向正在执行指令的下一条指令
PC指向哪个位置，CPU就执行那里的代码
当CPU开始执行代码时
PC会指向可执行文件的虚拟地址
再通过虚拟地址找到对应物理地址
于是，整个程序就这样运转起来

库加载到内存任意位置都可以正常运行
因为库内部的各个函数部分，是偏移量
偏移量不变，所以加上库的起始地址就可以访问对应函数
所以，库加载到不同的内存位置，本质是改变库的起始位置

所以本质上，库函数调用，其实也是在我的地址空间内来回跳转

操作系统内会有很多被加载的库
所以需要管理
怎么管理？
先描述、再组织
库也是文件
也要创建结构体管理
所以，会有一个维护库结构体的链表

静态库和动态库

一、静态库

1、制作静态库