Linux 动态库和静态库
1. 引言
我们在编程的过程中会调用很多库函数，比如C语言中的printf，scanf等等。那么C语言要如何拿到这个函数，并调用它呢？这就涉及到链接的过程。链接就是把可执行程序与众多库关联起来的过程，此时就可以调用外部的函数，使用外部的变量等等。
在链接到库时，库分为两种：动态库和静态库。通过动态库实现的链接，叫做动态链接，通过静态库实现的链接叫做静态链接。我们可以先来简单了解一下二者的区别：
该输出表示该文件不是一个动态链接的文件。
2. 库的链接
静态链接
静态链接是在编译程序时将库函数的代码直接合并到最终的可执行文件中的过程。这意味着当程序运行时，它包含了所有必要的代码，不需要额外的库文件。
如果我们想要生成静态链接的文件，可以在gcc时额外加上选项-static，例如:
gcc -o test_static test.c -static
我们可以看到确实生成了一个静态链接的文件，该文件所占空间较大。
静态链接的优点包括：
- 独立性：生成的可执行文件不依赖于外部的库文件，可以在没有这些库文件的环境中独立运行。
静态链接的缺点包括：
- 文件大小：生成的可执行文件通常较大，因为它们包含了所有使用的库代码。
- 更新不便：如果库需要更新，所有依赖该静态库的程序都必须重新编译。
动态链接
动态链接是一种在程序运行时才将库文件加载到内存中的技术。与静态链接不同，动态链接不会在编译时将库代码合并到可执行文件中，而是保留库的引用，直到程序实际运行时才由操作系统的动态链接器加载相应的库。
我们直接使用gcc，默认情况下为动态链接，即不加任何额外选项，例如：
gcc -o test_dynamic test.c
我们可以明显地看到动态链接和静态链接的文件文件大小差别较大。
动态链接的优点包括：
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节省内存：多个程序可以共享同一份动态库代码，减少了内存占用。
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便于维护：库的更新可以在不影响已有程序的情况下进行，只需确保更新后的库在程序运行时可用。
动态链接的缺点包括：
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依赖性：程序运行时依赖于外部的动态库文件，如果库文件不存在或版本不兼容，程序可能无法运行。
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性能开销：相比静态链接，动态链接可能会引入额外的运行时开销，因为程序启动时需要加载和链接库。
3. 库的封装
静态库
静态库封装步骤
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编写源代码：首先，编写你想要封装成静态库的函数或类的源代码。
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创建头文件：为你的函数或类创建头文件（.h），声明函数原型或类定义。
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编译源代码：使用编译器（如gcc）将源代码文件编译成目标文件（.o）。
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创建静态库：使用归档工具（如ar）将目标文件打包成静态库文件（.a ）。
接下来我们直接以第4步为例，使用 ar [options] 静态库 file... 命令将多个文件或对象文件（.o文件）归档存储，以便在链接时作为静态库（静态链接库）使用。选项我们通常使用 -rc，其中 -r 表示 replace，即如果该库原先存在，则覆盖原先的库；-c 表示 create，即如果该库原先不存在，则创建该库。
假设我们有 myhello.h, myhello.c, mycaculation.h, mycaculation.c 这四个文件，我们需要生成 .o 文件，所以再创建 makefile 文件，内容如下：
make之后会可以创建出 myhello.o, mycaculation.o 两个文件。接下来通过 ar -rc libmyc.a myhello.o mycaculation.o指令把myhello.o和mycaculation.o封装为静态库 libmyc.a。
我们可以看到创建出的静态库 libmyc.a，接下来我们使用该静态库来编译一个 test.c 程序，需要使用 -L选项指定静态库的路径，并使用 -l选项后跟库名（不包括前缀lib和扩展名.a）来链接静态库。例如：
动态库
动态库的封装比较麻烦，首先需要生成位置无关的可执行文件，所以在生成.o文件时需要使用位置无关码，即使用 gcc -c -fPIC file 命令，该命令不需要通过 -o来指定生成的文件名，因为会自动生成同名 .o文件。
位置无关码（Position Independent Code，PIC）是一种特殊的机器码，它允许代码在主存储器中的任意位置正确运行，而不受其绝对地址的影响。PIC广泛应用于共享库，使得同一个库中的代码能够被加载到不同进程的地址空间中。PIC还用于缺少内存管理单元的计算机系统中，使得操作系统能够在单一的地址空间中将不同的运行程序隔离开来。
示例如下：
可以看到目录中多出两个.o文件，这两个文件就是带有位置无关码的目标文件。最后封装动态库需要用到 gcc的 -shared选项：
同样的，我们使用动态库编译 test.c:
我们成功编译 test.exe，但是执行时却报错无法找到动态库，我们可以使用 dll查看一下test.exe的动态库：
可以看到 libmyc.so显示为not found，为什么找不到呢？我们不是在编译时指明了动态库的路径是./即当前目录吗？在 gcc -o test.exe test.c -L ./ -l myc 时，是为编译器指明了动态库的位置，但是程序运行时，依然不知道动态库的位置，程序运行时只会去系统指定的目录下找动态库。使用我们需要将这个动态库的路径进入到系统默认的库中。
方案一 修改环境变量LD_LIBRARY_PATH
LD_LIBRARY_PATH 是一个环境变量，它告诉动态链接器在哪些额外的目录中查找共享库（动态链接库）。当系统默认的库搜索路径中没有包含所需的库时，设置这个变量可以帮助程序找到正确的库文件。
使用 pwd 命令可以看到当前路径为 /home/lbk/lesson14，执行指令：
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/lbk/lesson14
把当前路径写到环境变量中，就可以正常运行test.exe了。
方案二 在/lib64中创建软链接
/lib64 是大多数64位Linux系统中存放64位库文件的标准目录。这个目录包含了系统运行所需的共享库，如C标准库、数学库等。在该目录内部，创建一个指向自己的动态库 libmyc.so的软链接，就可以把自己的动态库放进默认的动态库了。
使用 pwd 命令可以看到当前路径为 /home/lbk/lesson14，执行指令：
sudo ln -s /home/lbk/lesson14/libmyc.so /lib64/libmyc.so方案三 修改配置文件
/etc/ld.so.conf.d/ 目录包含了多个配置文件，这些文件指定了动态链接器（ld-linux.so）在标准库目录之外需要搜索的额外共享库目录。当安装新的软件包或库时，如果这些库不位于系统默认的库目录（如/lib或/usr/lib）中，就需要在这个目录下创建新的配置文件。
我们随便在这个目录下创建一个以.conf结尾的文件，然后再在文件内部写上动态库的路径即可，这个过程需要root权限。
