linux下的静态库和共享库
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我们在编写一个C语言程序的时候,经常会遇到好多重复或常用的部分,如果每次都重新编写固然是可以的,不过那样会大大降低工作效率,并且影响代码的可读性,更不利于后期的代码维护。我们可以把他们制作成相应的功能函数,使用时直接调用就会很方便,还可以进行后期的功能升级。
例如我要在一段代码中多次交换两个变量的值,我可以在代码中多次写入
i=x;
x=y;
y=i;
不过这样未免有点麻烦我们可以编写一个change_two_int()函数进行简化。
定义如下函数:
void change_two_int(int *a,int *b)
{
int c;
c=*a;
*a=*b;
*b=c;
}
这样每次要进行交换时只需调用 change_two_int(&x , &y);即可,是否方便了许多?
那么我们要讨论的和这些有什么关系呢?库通俗的说就是把这些常用函数的目标文件打包在一起,提供相应函数的接口,便于程序员使用。库是别人写好的现有的,成熟的,可以复用的代码,我们只需要知道其接口如何定义,便可以自如使用。
现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库,不可能每个人的代码都从零开始,因此库的存在意义非同寻常。比如我们常使用的printf函数,就是c标准库提供的函数。我们在使用时只需要包含相应的头文件就可以使用(非静态编译还要有相应的库文件)。而不用关心printf函数具体是如何实现的,这样就大大提高了程序员编写代码的效率。从使用方法上分库大体上可以分为两类:静态库和共享库。在windows中静态库是以 .lib 为后缀的文件,共享库是以 .dll 为后缀的文件。在Linux中静态库是以 .a 为后缀的文件,共享库是以 .so为后缀的文件。
以linux下的静态库和动态库为例我们研究一下,首先我们看一下他们的生成方式
静态库:
首先将源文件编译成目标文件:gcc –c a.c b.c
生成静态库:ar –rc libstatic.a a.o b.o
共享库:
同静态库一样编译成目标文件:gcc –c a.c b.c
生成共享库:gcc –fPIC –shared –o libshared.so a.o b.o
由此可见静态库和动态库都是对目标文件的处理,也可以说库文件已经是机器码文件了,静态库和共享库的加载过程有很大的区别。
静态库的链接方法:
gcc –o staticcode –L. –lstatic main.c –static(默认库在当前文件夹)
共享库的链接方法:
gcc –o sharedcode -L. –lshared main.c(默认库在当前文件夹)
当程序与静态库连接时,库中目标文件所含的所有将被程序使用的函数的机器码被copy到最终的可执行文件中。这就会导致最终生成的可执行代码量相对变多,相当于编译器将代码补充完整了,这样运行起来相对就快些。不过会有个缺点: 占用磁盘和内存空间. 静态库会被添加到和它连接的每个程序中, 而且这些程序运行时, 都会被加载到内存中. 无形中又多消耗了更多的内存空间.
与共享库连接的可执行文件只包含它需要的函数的引用表,而不是所有的函数代码,只有在程序执行时, 那些需要的函数代码才被拷贝到内存中。这样就使可执行文件比较小, 节省磁盘空间,更进一步,操作系统使用虚拟内存,使得一份共享库驻留在内存中被多个程序使用,也同时节约了内存。不过由于运行时要去链接库会花费一定的时间,执行速度相对会慢一些,总的来说静态库是牺牲了空间效率,换取了时间效率,共享库是牺牲了时间效率换取了空间效率,没有好与坏的区别,只看具体需要了。
另外,.一个程序编好后,有时需要做一些修改和优化,如果我们要修改的刚好是库函数的话,在接口不变的前提下,使用共享库的程序只需要将共享库重新编译就可以了,而使用静态库的程序则需要将静态库重新编译好后,将程序再重新编译一便。
总结:
一、库的类型
(一) 在windows中
.dll 动态库
.lib 静态库
库即为源代码的二进制文件
(二) 在linux中
.so 动态库
.a 静态库
(三) 静态库和动态库的优缺点
我们通常把一些公用函数制作成函数库,供其它程序使用。
函数库分为静态库和动态库两种。
静态库在程序编译时会被连接到目标代码中,程序运行时将不再需要该静态库。
动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中,而是在程序运行是才被载入,因此在程序运行时还需要动态库存在
总结的说就是静态库:便于移植,但是体积大,不易于维护和升级
共享库就是便于升级维护,但是依赖性比较强,不易于移植,体积小,
1.什么是库
在windows平台和linux平台下都大量存在着库。
本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式,可以被操作系统载入内存执行。
由于windows和linux的本质不同,因此二者库的二进制是不兼容的。
本文仅限于介绍linux下的库
2.库的种类
linux下的库有两种:静态库和共享库(动态库)。
二者的不同点在于代码被载入的时刻不同。
静态库的代码在编译过程中已经被载入可执行程序,因此体积较大。
共享库的代码是在可执行程序运行时才载入内存的,在编译过程中仅简单的引用,因此代码体积较小。
3.库存在的意义
库是别人写好的现有的,成熟的,可以复用的代码,你可以使用但要记得遵守许可协议。
现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库,不可能每个人的代码都从零开始,因此库的存在意义非同寻常。共享库的好处是,不同的应用程序如果调用相同的库,那么在内存里只需要有一份该共享库的实例。
4.库文件是如何产生的在linux下
静态库的后缀是.a,它的产生分两步
Step 1.由源文件编译生成一堆.o,每个.o里都包含这个编译单元的符号表
Step 2.ar命令将很多.o转换成.a,成文静态库
动态库的后缀是.so,它由gcc加特定参数编译产生。
例如:
$ gcc -fPIC -c *.c $ gcc -shared -Wl,-soname, libfoo.so.1 -olibfoo.so.1.0 *.
-fPIC:可重新定位的二进制文件:
我们编译的时候或者程序运行的时候需要·将库加载到内存当中,如果库中有多个函数,涉及到了函数的库内的jump地址跳转,库里的地址存储的是绝对的地址,但是加载
到内存后这个地址就改变了,所以使用绝对地址可能就是产生访问违规的问题,pic就是将jump中的绝对地址变成相对地址,那样在内存中毕竟是连续的内存,所以就不会
受到影响
gcc -fpic -o *.c -----------------》*.o
生成与位置无关的二进制文件
gcc -shared -WL -soname ,libmylib.so.1 -o libmylib.so.1.0.1 *.o 生成库
gcc -I/test.h main.c libmylib.so.1.0.1 -o app 生成app
soname 主版本名
realname真实名字
linkname链接名字
5.库文件是如何命名的,有没有什么规范
在linux下,库文件一般放在/usr/lib和/lib下,
静态库的名字一般为libxxxx.a,其中xxxx是该lib的名称
动态库的名字一般为libxxxx.so.major.minor,xxxx是该lib的名称,major是主版本号, minor是副版本号
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