Linux:静态库、动态库的生成与使用
创始人
2025-05-30 02:36:20
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  • 一、了解文件组成
  • 一、动态库
    • 1.生成动态库
    • 2.使用动态库
      • (1)生成可执行程序时链接使用
      • (2)运行可执行程序时加载使用
  • 二、静态库
    • 2.使用静态库

  在程序的编译过程中,会经历四个阶段:预处理、编译、汇编、链接。在链接阶段分为静态链接和动态链接,本文主要是来聊聊和链接阶段相关的内容。

  之前提到了,在预处理阶段会将头文件中的函数声明复制到自己的程序中,但是只有声明没有定义还是用不了函数。因此在链接阶段就负责把函数的定义和自己的程序关联起来。

  链接分为动态链接和静态链接:

  • 动态链接:链接动态库,把库中函数的位置信息记录到程序中。
  • 静态链接:链接静态库,把库中用到的函数代码复制到程序中。

  本文来简单聊一聊静态库和动态库。

一、了解文件组成

  首先要知道编译阶段用到的东西:自己写的程序(在里面调用了函数)、头文件(里面包含了函数声明)、函数库(里面是函数的实现)。

  1. hello.h:里面是函数的声明
  2. hello.c:是对hello.h中的函数声明的实现
  3. main.c:调用hello.c中的函数

  如图所示:hello.h中声明了Say函数,hello.c中实现了Say函数,main.c中通过包含头文件实现调用Say函数。

组成部分
  编译并执行此程序,因为main文件依赖于hello.h、hello.c、main.c,因此编译时都要包含进去。

执行main

  但是有没有感觉很麻烦,编译的时候还要写这么大一堆,平时写程序编译的时候,也没这么麻烦啊。

  因为我们平时使用的是系统提供的库函数,系统在编译的时候会根据我们添加的头文件去系统的库中寻找函数的实现。如果我们不想在编译的时候写一大串依赖文件,那么就可以把我们自己的函数实现制作成一个库文件,这样编译时就不需要我们写那么多东西了。

  而库文件分为动态库和静态库。

一、动态库

1.生成动态库

  用hello.c文件来生成自己的动态库,共两步:

  1. 将hello.c处理为二进制指令文件hello.o
    • gcc -fPIC -c .c文件 -o .o文件
  2. 将hello.o文件打包生成库文件
    • gcc --shared .o文件 -o lib自定义名称.so

  如图,要注意Linux中动态库的命名规则:lib自定义名称.so,也就是说,lib和.so是规定的格式,而自定义名称才是库的名称。

生成动态库

2.使用动态库

  动态库并不是生成后就万事大吉了,因为此时如果去按照正常格式编译还是会报错。

报错

  为什么使用系统库的时候没有出现这样的错误,因为系统的库文件都存储在特定的目录中,如果我们用到了系统库中的函数,编译时系统就会去指定的目录中去寻找对应的库文件。但我们自己制作的库文件并不在特定的目录中,因此系统找不到,所以才会报错。

  因此这里就有一个问题,我们自己写的库文件,根本不是系统库,所以如果使用自己的库文件,系统去指定目录找的时候就找不到,就会报错,因此我们需要解决这个问题。

(1)生成可执行程序时链接使用

  为了解决链接时找不到动态库的问题,我们可以采用下面几种办法:

  1. 将我们自己写的库文件添加到系统库文件的存储目录中,这样系统链接时就可以找到了。但这样感觉不太好,因为总感觉像是在污染系统库。
  2. 使用环境变量,将我们自己的库文件的路径配置到LIBRARY_PATH环境变量中,系统就会在这里面找到我们的库文件路径,就可以知道我们链接的是哪个库。
    • export LIBRARY_PATH=${LIBRARY_PATH}:我们的库文件所在路径

  如图:

连接动态库

(2)运行可执行程序时加载使用

  依赖动态库的程序在运行时,需要将动态库加载到内存中,这里也遇到了问题。因为系统加载动态库的时候,也是去指定的目录中加载的,因此还需要解决这个问题,方法如下:

  1. 将我们自己写的库文件添加到系统库文件的存储目录中。
  2. 使用环境变量,将我们自己的库文件的路径配置到 LD_LIBRARY_PATH环境变量中,当需要加载库文件到内存中时,系统就会在这里面找到我们的库文件路径,就可以知道我们加载的是哪个库。
    • export LD_LIBRARY_PATH=${LD_LIBRARY_PATH}:我们的库文件所在路径

二、静态库

  使用hello.c生成我们自己的静态库,也是两步走战略:

  1. 将hello.c处理为二进制指令文件hello.o
    • gcc (-fPIC 可有可无) -c .c文件 -o .o文件
  2. 将hello.o文件打包生成库文件
    • ar -cr lib自定义名称.a .o文件

  如图:

生成静态库

2.使用静态库

  静态库遇到的问题也是链接时如何找到库文件。如下图所示:

报错

  但静态库不牵扯加载时如何找到库文件。因为静态库不需要加载,在链接阶段会把使用到的库函数的实现直接复制到我们的程序中,这样运行时就不需要依赖库文件了。解决办法如下:

  1. 将我们自己写的库文件添加到系统库文件的存储目录中。
  2. 使用环境变量,将我们自己的库文件的路径配置到LIBRARY_PATH环境变量中,系统就会在这里面找到我们的库文件路径,就可以知道我们链接的是哪个库。
    • export LIBRARY_PATH=${LIBRARY_PATH}:我们的库文件所在路径
  3. 使用 gcc -L指定库文件链接路径
    • gcc main.c -o main -L路径 库名称

  如图:

链接静态库

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