Linux下动态库和静态库制作与调用

1.动态库和静态库简介

静态库是指在应用中，有一些公共代码需要反复使用，就把这些代码编译为“库”文件；在链接步骤中，连接器将从库文件取得所需的代码，复制到生成的可执行文件中。这种库称为其特点是可执行文件中包含了库代码的一份完整拷贝；缺点就是被多次使用就会有多份冗余拷贝。

动态库又称动态链接库英文为DLL，是指DynamicLinkLibrary 的缩写形式，DLL是一个包含可由多个程序同时使用的代码和数据的库，DLL不是可执行文件。动态链接提供了一种方法，使进程可以调用不属于其可执行代码的函数。

静态库：在编译的时候加载生成目标文件，在运行时不用加载库，在运行时对库没有依赖性。

动态库：在目标文件运行时加载，对库有依赖性。

1.1 Linux下动态库和静态库命令方式

动态库命名方式：libxxx.so。其中so是shared objecd的缩写，即可以共享的目标文件，lib为库的固定格式，xxx为库名称，.so为动态库后缀。

动态库命名方式：libxxx.a xxx静态库名称。Linux 上的静态库，其实是目标文件的归档文件。

1.2 编译生成共享库示例

命令：gcc -fPIC -shared -o libxxx.so xxx.c

此过程分为编译和链接两部分，-fPIC是编译选项，PIC表示要生成位置无关的代码，这是动态库的特性，-shared是链接选项，告诉gcc生成动态库而不是可执行文件。

上述命令等同于：

gcc -fPIC -c xxx.c

gcc -shared -o libxxx.so xxx.o

如下代码为例实现动态库编译与调用：

[wbyq@wbyq shared]$ gcc -fPIC -shared -o libmyfile.so ./src/*.c -I./include

gcc -I 指定头文路径

1.3 动态库调用

[wbyq@wbyq shared]$ gcc main.c -Iinclude -lmyfile -L./lib

gcc -L 指定动态库路径

gcc -l 指定动态库名字

1.4 程序运行

[wbyq@wbyq shared]$ ./a.out 
./a.out: error while loading shared libraries: libmyfile.so: cannot open shared object file: No such file or directory

错误原因：

系统动态库默认搜索路径： /lib 和 /usr/lib

解决办法1：将libmyfile.so 拷贝到/usr/lib或者/lib目录下。

解决办法2：修改系统环境变量，动态库环境变量：LD_LIBRARY_PATH

修改环境变量示例：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/mnt/hgfs/ubuntu/shared/lib

注意：在命令行修改环境变量只对当前终端有效。

解决办法2：修改系统启动文件

Ubuntu下开机普通用户启动文件：~/.bashrc ~/.profile

管理员用户：/.profile

修改~/.bashrc文件：

同步文件：source ~/.bashrc

2 linux静态库创建与调用

2.1 linux静态库的命令规则

静态库libxxx.a xxx静态库名称。Linux 上的静态库，其实是目标文件的归档文件。

2.2 linux静态库创建步骤

(1)编写源文件，通过gcc -c生成目标文件。

(2)用ar归档目标文件，生成静态库。

(3)配合静态库，写一个使用静态库中函数的头文件。

(4).使用静态库时，在源码中包含对应头文件，链接是记得链接自己的库。

2.3 生成静态库

[wbyq@wbyq shared]$ gcc -c src/*.c -Iinclude  #生成 .o文件
[wbyq@wbyq shared]$ ar crv -o ./lib/libmyfile2.a ./*.o #生成静态库
a - ./my_cat.o
a - ./my_cp.o
a - ./my_du.o

2.4 调用静态库和查看动态库信息

[wbyq@wbyq shared]$ ar t ./lib/libmyfile2.a  #查看静态库信息
my_cat.o
my_cp.o
my_du.o
[wbyq@wbyq shared]$ gcc main.c -L./lib -lmyfile2 -o app -Iinclude #调用静态

3.gcc编译器常用选项

3.1 gcc基本用法

使用 gcc编译器的时候，我们必须给出一系列必要的调用参数和文件名称。 GCC 编译器的调用参数大约有100 多个，这里只介绍其中最基本、最常用的参数。

gcc 最基本用法：gcc [参数] [文件名称]

3.2 常用参数

-c 只编译：不链接成为可执行文件，编译器只是由输入的.c 等源代码文件生成.o 为后缀的目标文件，通常用于编译不包含主程序的子程序文件。

-o output_filename：确定输出文件的名称为 output_filename，同时这个名称不能和源文件同名。如果不给出这个选项， gcc 就给出预设的可执行文件 a.out。

-g：产生符号调试工具(GNU 的 gdb)所必要的符号信息，要想对源代码进行调试，我们就必须加入这个选项。

-O：对程序进行优化编译、链接，采用这个选项，整个源代码会在编译、链接过程中进行优化处理，这样产生的可执行文件的执行效率可以提高，但是，编译、链接的速度就相应地要慢一些。

-O2：比-O 更好的优化编译、链接，当然整个编译、链接过程会更慢。

-E：仅执行编译预处理；

-S：将 C 代码转换为汇编代码；

3.3 编译时指定库文件和头文件路径

-L：指定动态库路径(可以指定多个路径)。

示例： gcc test.c -o app -L/usr/lib -L ./lib

-I：指定头文件存放的路径(可以指定多个路径)。

示例： gcc test.c -I ./ -I /include

-l：指定库名称(可以指定多个路径)。

示例： gcc test.c -l my_test -l func

4.linux下采用dlopen调用动态库

4.1 dlopen调用动态库意义

为了使程序方便扩展，具备通用性，可以采用插件形式。采用异步事件驱动模型，保证主程序逻辑不变，将各个业务已动态链接库的形式加载进来，这就是所谓的插件。 linux 提供了加载和处理动态链接库的系统调用，非常方便。

4.2 dlopen系列函数介绍

#include <dlfcn.h>
void *dlopen(const char *filename, int flags);
函数功能：打开动态库
形参：filename --动态库路径+名字 例：./lib/libmyfile.so
   flags --RTLD_LAZY使用时解析(暂缓解析)
   RTLD_NOW --立刻解析
返回值： handle --成功返回库引用信息，失败返回NULL

int dlclose(void *handle);
函数功能：关闭动态库
形参：handle --dlopen函数返回值

void *dlsym(void handle, const charsymbol);
函数功能：符号解析
形参：handle --dlopen函数返回值
   symbol --要解析的符号
返回值：成功返回符号地址，
    失败返回NULL

char *dlerror(void); //打印错误信息

4.3函数解析示例

#include "./include/my_file.h"
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    int (*p)(const char *);//定义一个函数指针

    /*打开动态库*/
    void *handle=dlopen("./lib/libmyfile.so",RTLD_LAZY);
    if(handle==NULL)
    {
        printf("动态库解析失败%s\n",dlerror());//打印错误信息
        return 0;
    }
    /*符号解析*/
    p=dlsym(handle,"my_cat");
    int res=p("main.c");
    printf("res=%d\n",res);

    p=dlsym(handle,"my_du");
    p("main.c");
    //typedef unsigned int u32;
    typedef int (*my_cp)(const char *,const char *);//my_cp表示函数指针类型
    my_cp test;//定义函数指针变量
    test=dlsym(handle,"my_cp");
    test("main.c","test.c");

    dlclose(handle);//关闭动态库
}

4.4变量解析示例

#include "./include/my_file.h"
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    int (*p)(const char *);//定义一个函数指针
    /*打开动态库*/
    void *handle=dlopen("./lib/libmyfile.so",RTLD_LAZY);
    if(handle==NULL)
    {
        printf("动态库解析失败%s\n",dlerror());//打印错误信息
        return 0;
    }
    /*符号解析*/
    p=dlsym(handle,"my_du");
    p("main.c");
    printf("-----------------------------------\n");
    /*解析变量*/
    int *p2;
    p2=dlsym(handle,"data");
    printf("*p2=%d\n",*p2);
    *p2=300;
    p("main.c");
    dlclose(handle);//关闭动态库
}

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