C_C++动态库与静态库详解.doc

C_C+动态库与静态库详解C_C+动态库与静态库详解什么是库？C语言中有一些函数不需要进行编译，有一些函数也可以在多个文件中使用。一般来说，这些函数都会执行一些标准任务，如数据库输入/输出操作或屏幕控制等。可以事先对这些函数进行编译，然后将它们放置在一些特殊的目标代码文件中，这些目标代码文件就称为库。库文件中的函数可以通过连接程序与应用程序进行连接。这样就不必在每次开发程序时都对这些通用的函数进行编译了。 不同类型的应用程序将会使用不同的函数库。例如：libdbm库中组包含了对数据库文件进行访问的dbm函数，需要对数据库进行操作的程序就会与该库进行连接。数学应用程序将使用数学库libm，X-Windows应用程序将使用Xlib库，libX11。另外，所有的程序都将使用标准的C函数库。libc，该库中包含了诸好内存管理或输入输出操作的基本函数，这些库都存放在/usr/lib这些系统公用的目录中，系统中的任何用户都可以利用这些库。当然用户也可以建立自己专用的库函数，供自己或其它指定的人员使用。 库的类型？库可以有三种使用的形式：静态、共享和动态。静态库的代码在编译时就已连接到开发人员开发的应用程序中，而共享库只是在程序开始运行时才载入，在编译时，只是简单地指定需要使用的库函数。动态库则是共享库的另一种变化形式。动态库也是在程序运行时载入，但与共享库不同的是，使用的库函数不是在程序运行开始，而是在程序中的语句需要使用该函数时才载入。动态库可以在程序运行期间释放动态库所占用的内存，腾出空间供其它程序使用。由于共享库和动态库并没有在程序中包括库函数的内容，只是包含了对库函数的引用，因此代码的规模比较小。 已经开发的大多数库都采取共享库的方式。ELF格式的可执行文件使得共享库能够比较容易地实现，当然使用旧的a.out模式也可以实现库的共享。Linux系统中目前可执行文件的标准格式为ELF格式。 GNU库的使用必须遵守Library GNU Public License(LGPL许可协议)。该协议与GNU许可协议略有不同，开发人员可以免费使用GNU库进行软件开发，但必须保证向用户提供所用的库函数的源代码。 库的命名方式？系统中可用的库都存放在/usr/lib和/lib目录中。库文件名由前缀lib和库名以及后缀组成。根据库的类型不同，后缀名也不一样。共享库的后缀名由.so和版本号组成，静态库的后缀名为.a。采用旧的a.out格式的共享库的后缀名为.sa。 libname.so.major.minor libname.a 这里的name可以是任何字符串，用来唯一标识某个库。该字符串可以是一个单字、几个字符、甚至一个字母。数学共享库的库名为libm.so.5，这里的标识字符为m，版本号为5。libm.a则是静态数学库。X-Windows库名为libX11.so.6，这里使用X11作为库的标识，版本号为6。 使用gcc编译器就可以将库与自己开发的程序连接起来，例如：libc.so.5中包含了标准的输入输出函数，当连接程序进行目标代码连接时会自动搜索该程序并将其连接到生成的可执行文件中。标准的输入输出库中包含了许多基本的输入输出函数，如printf函数等。也可以连接其它的一些系统函数库，如数学库等，但与libc.so.5不同，大部分其它的系统库需要在命令行中显式指定所用的库名。 库的查找？在/usr /lib和/lib目录中可以找到绝大多数的共享库。连接时将首先搜索这两个目录。有一些库也可能存放在特定的目录中，在/etc/ld.conf配置文件中给出了这些目录的列表。连接程序也会对列出的这些目录进行搜索。在默认情况下，Linux将首先搜索指定库的共享版本，如果找不到，才会去搜索静态版本。在对共享库进行更新或安装新库后，必须运行ldconfig命令更新/etc/ld.conf文件中相应的项(如果使用RPM进行安装，一般会自动进行更新，不过也不能保证这一点)。 在gcc编译器中引用可搜索到的目录中的库文件时，需要使用-l选项和库名。在gcc命令行上输入-lm可以在程序中连接标准算术库，-l将首先使用libname.so进行搜索，这里是libm.so。下面的例子将使用算术库创建bookrecs 程序，请注意这里的-lm选项。 $ gcc main.c io.c -o bookrecs -lm /m是数据函数库的名称，全称是libm系统中还有一些其它可用的库，常用的是libncurses.a库，包含了一些简单的鼠标移动例程。在命令行中使用-lncurses选项引用libncurses.so库。下面的例子同时调用了数学和光标库。 $ gcc mian.c io.c -o bookrecs -lm -lncurses /ncurses- libncurses在引用其它目录中的库时，需要使用-ldir选项指定该目录。该选项指定了搜索库函数时其它路径。在下面的例子中，用户在连接时使用了mydir目录中的myio.so库文件。 $ gcc main.c -o bookrecs -lmydir -lmyio .a的是为了支持较老的a.out格式的可执行文件的 .so的是支持elf格式的可执行文件的库。 静态库是指编译连接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件中，所以生成的文件较大， 但运行时，就不再需要库文件了。动态库正好相反，在编译连接时，没有把库文件的代码加入到可执行文件中，所以生成的文件较小，但运行时，仍需要加载库文件 .a是静态库文件，可以用ar 命令生成。 .so是动态库文件，编译时加上指定的选项即可生成，具体选项看相应的系统文档了。 IBM AIX下如下： $(CC) $(SHOPT) $(SHLIBS) a.o b.o -o lib$(DBBUILDTAIL) 假设你有test1.c test2.c test3.c , 编写成动态链接库 1. 先编译成test1.o test2.o test3.o 2. gcc -shared -W1, -soname,libvTest.so.1 -o libvTest.so.1.0 *.o gcc生成静态库和动态库 在创建函数库前，我们先来准备举例用的源程序，并将函数库的源程序编译成.o文件。 第1步：编辑得到举例的程序-hello.h、hello.c和main.c； hello.c(见程序2)是函数库的源程序，其中包含公用函数hello，该函数将在屏幕上输出 Hello XXX!。hello.h(见程序1)为该函数库的头文件。main.c(见程序3)为测试库文件的 主程序，在主程序中调用了公用函数hello。 #ifndefHELLO_H #defineHELLO_H void hello(constchar*name); #endif/HELLO_H程序1: hello.h #include void hello(constchar*name) printf(Hello%s!n,name); 程序2: hello.c #includehello.h intmain() hello(everyone); return0; 程序3: main.c 第2步：将hello.c编译成.o文件； 无论静态库，还是动态库，都是由.o文件创建的。因此，我们必须将源程序hello.c通过gcc先编译成.o文件。 在系统提示符下键入以下命令得到hello.o文件。 # gcc -c hello.c 我们运行ls命令看看是否生存了hello.o文件。 # ls hello.c hello.h hello.o main.c 在ls命令结果中，我们看到了hello.o文件，本步操作完成。 下面我们先来看看如何创建静态库，以及使用它。 第3步：由.o文件创建静态库； 静态库文件名的命名规范是以lib为前缀，紧接着跟静态库名，扩展名为.a。例如：我们将 创建的静态库名为myhello，则静态库文件名就是libmyhello.a。在创建和使用静态库时，需要注意这点。创建静态库用ar命令。 在系统提示符下键入以下命令将创建静态库文件libmyhello.a。 # ar crv libmyhello.a hello.o 我们同样运行ls命令查看结果： # ls hello.c hello.h hello.o libmyhello.a main.c ls命令结果中有libmyhello.a。 第4步：在程序中使用静态库； 静态库制作完了，如何使用它内部的函数呢？只需要在使用到这些公用函数的源程序中包 含这些公用函数的原型声明，然后在用gcc命令生成目标文件时指明静态库名，gcc将会从 静态库中将公用函数连接到目标文件中。注意，gcc会在静态库名前加上前缀lib，然后追 加扩展名.a得到的静态库文件名来查找静态库文件。 在程序3:main.c中，我们包含了静态库的头文件hello.h，然后在主程序main中直接调用公用函数hello。下面先生成目标程序hello，然后运行hello程序看看结果如何。 (# gcc -o hello main.c -L. lmyhello.a) #gcc main.c libmyhello.a -o main # ./hello Hello everyone! 我们删除静态库文件试试公用函数hello是否真的连接到目标文件 hello中了。 # rm libmyhello.a rm: remove regular file libmyhello.a? y # ./hello Hello everyone! 程序照常运行，静态库中的公用函数已经连接到目标文件中了。 我们继续看看如何在Linux中创建动态库。我们还是从.o文件开始。 第5步：由.o文件创建动态库文件； 动态库文件名命名规范和静态库文件名命名规范类似，也是在动态库名增加前缀lib，但其文件扩展名为.so。例如：我们将创建的动态库名为myhello，则动态库文件名就是libmyhello.so。用gcc来创建动态库。 在系统提示符下键入以下命令得到动态库文件libmyhello.so。 # gcc -shared -fPCI -o libmyhello.so hello.o 我们照样使用ls命令看看动态库文件是否生成。 # ls hello.c hello.h hello.o libmyhello.so main.c 第6步：在程序中使用动态库； 在程序中使用动态库和使用静态库完全一样，也是在使用到这些公用函数的源程序中包含 这些公用函数的原型声明，然后在用gcc命令生成目标文件时指明动态库名进行编译。我们 先运行gcc命令生成目标文件，再运行它看看结果。 # gcc -o hello main.c -L. -lmyhello # ./hello ./hello: error while loading shared libraries: libmyhello.so: cannot open shar ed object file: No such file or directory 哦！出错了。快看看错误提示，原来是找不到动态库文件libmyhello.so。程序在运行时， 会在/usr/lib和/lib等目录中查找需要的动态库文件。若找到，则载入动态库，否则将提 示类似上述错误而终止程序运行。我们将文件libmyhello.so复制到目录/usr/lib中，再试试。 # mv libmyhello.so /usr/lib # ./hello Hello everyone! 成功了。这也进一步说明了动态库在程序运行时是需要的。 我们回过头看看，发现使用静态库和使用动态库编译成目标程序使用的gcc命令完全一样， 那当静态库和动态库同名时，gcc命令会使用哪个库文件呢？抱着对问题必究到底的心情,来试试看。 先删除除.c和.h外的所有文件，恢复成我们刚刚编辑完举例程序状态。 # rm -f hello hello.o /usr/lib/libmyhello.so # ls hello.c hello.h main.c 在来创建静态库文件libmyhello.a和动态库文件libmyhello.so。 # gcc -c hello.c # ar cr libmyhello.a hello.o # gcc -shared -fPCI -o libmyhello.so hello.o # ls hello.c hello.h hello.o libmyhello.a libmyhello.so main.c 通过上述最后一条ls命令，可以发现静态库文件libmyhello.a和动态库文件libmyhello.so都已经生成，并都在当前目录中。然后，我们运行gcc命令来使用函数库myhello生成目标文件hello，并运行程序 hello。 # gcc -o hello main.c -L. -lmyhello # ./hello ./hello: error while loading shared libraries: libmyhello.so: cannot open shar ed object file: No such file or directory 从程序hello运行的结果中很容易知道，当静态库和动态库同名时， gcc命