Linux下动静态库的制作与使用

一 🌟​动静态库介绍

💫 静态库

1. 链接方式：在编译链接阶段，链接器将静态库中被程序调用的函数和数据，完整地复制到可执行文件中。一旦链接完成，可执行文件与静态库就不再有依赖关系，运行时无需静态库支持。
2. 文件命名：遵循特定命名规则，通常以 lib 为前缀，以 .a 作为后缀，如 libexample.a。

💫 动态库（共享库）

1. 链接方式：动态库在程序运行时才被加载到内存。编译链接时，可执行文件仅记录对动态库中函数和数据的引用信息，而非实际代码。程序运行时，系统动态加载器负责将动态库映射到进程地址空间，供程序调用。
2. 文件命名：同样以 lib 为前缀，但以 .so（Shared Object）作为后缀，如 libexample.so。

​二 . 🌙 静态库的制作和使用

✨静态库的制作

编写Makefile构建静态库并使用

# 定义编译器和编译选项
CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g

# 定义源文件和目标文件
SRCS_LIB = add.c sub.c
OBJS_LIB = $(SRCS_LIB:.c=.o)
LIB_NAME = libmath.a

SRCS_MAIN = main.c
OBJS_MAIN = $(SRCS_MAIN:.c=.o)
EXEC = main

# 默认目标
all: $(LIB_NAME) $(EXEC)

# 生成静态库
$(LIB_NAME): $(OBJS_LIB)
    ar rcs $@ $^

# 生成可执行文件
$(EXEC): $(OBJS_MAIN) $(LIB_NAME)
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^ -L. -lmath

# 编译源文件为目标文件
%.o: %.c
    $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

# 清理生成的文件
clean:
    rm -f $(OBJS_LIB) $(OBJS_MAIN) $(LIB_NAME) $(EXEC)

在Linux系统下制作静态库通常需要以下几个步骤：

1. ✨ 编写源文件

首先编写实现具体功能的C语言源文件。例如，创建两个源文件 add.c 和 sub.c，分别实现加法和减法功能：

// add.c
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// sub.c
int sub(int a, int b) {
    return a - b;
}

2. ✨编译生成目标文件

使用 gcc 编译器的 -c 选项将源文件编译为目标文件（.o 文件）。目标文件包含编译后的机器代码，但还不能直接执行，因为它可能还未解决外部符号引用等问题。在包含 add.c 和 sub.c 的目录下执行以下命令：

gcc -c add.c sub.c

这会生成 add.o 和 sub.o 两个目标文件。

3. ✨创建静态库

使用 ar 工具（GNU归档工具）将目标文件打包成静态库。静态库文件命名通常以 lib 前缀开头，以 .a 作为文件扩展名。执行以下命令创建名为 libmath.a 的静态库：

ar rcs libmath.a add.o sub.o

ar 命令的选项含义如下：

• r：将文件插入到归档文件中，如果文件已存在则替换它。
• c：创建一个新的归档文件，如果归档文件已存在，不会报错。
• s：为静态库创建索引，以加快链接速度。

🔑 静态库的使用

🔑 1. 编写调用静态库的源文件，和提供声明的头文件

制作math.h头文件，它包含 add 和 sub 函数的声明。

// math.h
#ifndef MATH_H
#define MATH_H

int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);

#endif

使用以上制作出的静态库 libmath.a，它包含 add 和 sub 函数的实现。现在编写一个 main.c 文件来调用这些函数：

#include <stdio.h>
#include "math.h"
// 声明要调用的函数
int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);

int main() {
    int result1 = add(3, 2);
    int result2 = sub(3, 2);
    printf("add result: %d\n", result1);
    printf("sub result: %d\n", result2);
    return 0;
}

🔑 2. 编译链接静态库

使用 gcc 编译器将 main.c 与静态库链接生成可执行文件。假设静态库 libmath.a 位于当前目录，使用以下命令：

gcc -o main main.c -L. -lmath

• -o main：指定生成的可执行文件名为 main。
• main.c：要编译的源文件。
• -L.：-L 选项用于指定库文件的搜索路径，. 表示当前目录。如果静态库位于其他目录，需将其路径替换 .。
• -lmath：-l 选项用于指定要链接的库名，这里去掉了 libmath.a 的 lib 前缀和 .a 后缀。

🔑 3. 运行可执行文件

链接成功后，在命令行执行生成的可执行文件：

./main

将会输出：

add result: 5
sub result: 1

三 🎈​动态库的创建和使用

🚀动态库的制作

编写Makefile构建动态库并使用

# 定义编译器和编译选项
CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g -fPIC  # -fPIC用于生成位置无关代码，是创建动态库必需的
LDFLAGS = -shared  # 用于链接生成动态库

# 定义源文件和目标文件
SRCS_LIB = add.c sub.c
OBJS_LIB = $(SRCS_LIB:.c=.o)
LIB_NAME = libmath.so

SRCS_MAIN = main.c
OBJS_MAIN = $(SRCS_MAIN:.c=.o)
EXEC = main

# 默认目标
all: $(LIB_NAME) $(EXEC)

# 生成动态库
$(LIB_NAME): $(OBJS_LIB)
    $(CC) $(LDFLAGS) -o $@ $^

# 生成可执行文件
$(EXEC): $(OBJS_MAIN)
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^ -L. -lmath

# 编译源文件为目标文件
%.o: %.c
    $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

# 清理生成的文件
clean:
    rm -f $(OBJS_LIB) $(OBJS_MAIN) $(LIB_NAME) $(EXEC)

在Linux系统中，动态库（也称为共享库）在程序运行时才被加载到内存，多个程序可以共享同一份动态库代码，从而节省内存。以下详细介绍动态库的创建和使用步骤。

🚀1. 编写源文件

假设我们要创建一个包含加法和减法函数的动态库，编写 add.c 和 sub.c 两个源文件：

// add.c
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// sub.c
int sub(int a, int b) {
    return a - b;
}

🚀2. 生成目标文件

使用 gcc 编译器的 -fPIC 选项编译源文件，生成位置无关代码（Position Independent Code）的目标文件。-fPIC 选项确保生成的代码可以被加载到内存的任意位置，适用于动态库的特性。执行以下命令：

gcc -fPIC -c add.c sub.c

这将生成 add.o 和 sub.o 两个目标文件。

🚀3. 创建动态库

使用 gcc 编译器的 -shared 选项将目标文件链接成动态库。动态库文件通常以 lib 为前缀，以 .so 为扩展名。执行以下命令创建名为 libmath.so 的动态库：

gcc -shared -o libmath.so add.o sub.o

🔱 动态库的使用

🔱 1. 编写调用动态库的源文件，和提供声明的头文件

制作math.h头文件，它包含 add 和 sub 函数的声明。

// math.h
#ifndef MATH_H
#define MATH_H

int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);

#endif

使用以上制作出的动态库 libmath.so ，它包含 add 和 sub 函数的实现。现在编写一个 main.c 文件来调用这些函数：

#include <stdio.h>
#include "math.h"
// 声明要调用的函数
int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);

int main() {
    int result1 = add(3, 2);
    int result2 = sub(3, 2);
    printf("add result: %d\n", result1);
    printf("sub result: %d\n", result2);
    return 0;
}

🔱 2. 编译链接动态库

使用 gcc 编译器将 main.c 与动态库链接生成可执行文件。假设动态库 libmath.so 位于当前目录，执行以下命令：

gcc -o main main.c -L. -lmath

其中，-L. 表示在当前目录查找库文件，-lmath 表示链接名为 libmath.so 的库（去掉 lib 前缀和 .so 后缀）。

🔱 3. 运行可执行文件

执行main.c时发现找不到共享库。

ldd main //显示可执行文件依赖的动态链接库

原因:
执行main文件时未告诉加载器动态库在哪 ，上述生成可执行文件main时只告诉了编译器动态库的位置.

由于动态库在运行时才被加载，系统需要知道动态库的位置。如果动态库不在系统默认的搜索路径中，可以通过以下几种方式解决：

1. 直接安装到系统lib64目录或者/lib/x86_64-linux-gnu/下
2. 在lib64目录或者/lib/x86_64-linux-gnu/下建立软连接指向动态库
3. 导入环境变量将自己的库所在路径,添加到系统环境变量LD_LIBRARY_PATH中

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/shiyue/liba

4. 在/etc/ld.so.conf.d 建立一个以.conf结尾的文件，将库所在目录添入文件中去 让后执行ldconfig即可

使用以上第三种方案

成功执行!!!