Linux动态库和静态库

背景：库用于将相似函数打包在一个单元中。然后这些单元就可为其他开发人员所共享，并因此有了模块化编程这种说法 — 即，从模块中构建程序。Linux 支持两种类型的库，每一种库都有各自的优缺点。静态库包含在编译时静态绑定到一个程序的函数。动态库(也叫共享库)则不同，它是在加载应用程序时被加载的，而且它与应用程序是在运行时绑定的。Linux系统有几个重要的目录存放相应的函数库，如/lib， /usr/lib; 头文件放在/usr/include。

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静态库：这类库的名字一般是libxxx.a；利用静态函数库编译成的文件比较大，因为整个函数库的所有数据都被整合进目标代码中，他的优点就显而易见了，即编译后的执行程序不需要外部的函数库支持，因为所有使用的函数都已经被编译进可执行文件了。当然这也会称为它的缺点，因为如果静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译，而且体积也较大。

动态库：这类库的名字一般是libxxx.so，动态库又称共享库；相对于静态函数库，动态函数库在编译的时候并没有被编译进目标代码中，你的程序执行到相关函数时才调用函数库里的相应函数，因此动态函数库所产生的可执行文件比较小。由于函数库没有被整合进你的程序，而是程序运行时动态申请并调用，所以程序的运行环境中必须提供相应的库。动态函数库的改变并不影响你的程序，所以动态函数库的升级比较方便。而且如果多个应用程序都要使用同一函数库，动态库就非常适合，可以减少应用程序的体积。

                                                                                          

静态库和动态库的制作：

（1）静态库的制作：

    gcc -c file1.c
     gcc -c file2.c
     ....
     gcc -c fileN.c
     ar -rcs  libxxx.a   file1.o  file2.o  ... fileN.o

（2）动态库的制作：

    gcc -shared  -fpic  -o libxxx.so  file1.c  file2.c ... fileN.c

（3）静态库编译：

    gcc -static main.c -o app1 -Llib_path -lxxx

    ./app1

（4）动态库编译：

    gcc main.c -o app2 -Llib_path -lxxx

    export LD_LIBRARY_PATH=/home/zusi/Desktop/

    ./app2

编译、链接、运行：

编译问题：

[[email protected] app]$ gcc main.c

main.c:14:20: error: test.h: No such file or directory

-I   指定头文件的路径   

链接问题：

[[email protected] app]$ gcc -static main.c -o app -L. -lmytest

/tmp/ccfrMcUo.o: In function `main':

main.c:(.text+0xa): undefined reference to `add'

collect2: ld returned 1 exit status

-L  指定库的路径    -l  指定库的名字

动态库和静态库同时存在，默认是使用动态库。如果要用静态库，加上-static链接选项。

运行问题：

[[email protected] app]$ ./app2

./app: error while loading shared libraries: libfunc.so: cannot open sharedobject file: No such file or directory

LD_LIBRARY_PATH:  告诉系统执行程序的时候，除了/lib, /usr/lib以外还到哪里找动态库。

PATH: 告诉系统执行的Linux命令查找的路径

Linux进行动态链接：

    让我们深入探讨一下使用 Linux 中的动态链接的共享库的过程。当用户启动一个应用程序时，内核首先将 ELF 映像加载到用户空间虚拟内存中，然后内核会注意到一个称为 .interp 的 ELF 部分，它指明了将要被使用的动态链接器（/lib/ld-linux.so），这与脚本文件的解释器定义（#!/bin/sh）很相似。

      ld-linux.so 本身就是一个 ELF 共享库，但它是静态编译的并且不具备共享库依赖项。当需要动态链接时，内核会引导动态链接（ELF 解释器），该链接首先会初始化自身，然后加载指定的共享对象（已加载则不必）。接着它会执行必要的再定位，包括目标共享对象所使用的共享对象。LD_LIBRARY_PATH 环境变量定义查找可用共享对象的位置。定义完成后，控制权会被传回到初始程序以开始执行。

      再定位是通过一个称为 Global Offset Table（GOT）和 Procedure Linkage Table（PLT）的间接机制来处理的。这些表格提供了 ld-linux.so 在再定位过程中加载的外部函数和数据的地址。这意味着无需改动需要间接机制（即，使用这些表格）的代码：只需要调整这些表格。一旦进行加载，或者只要需要给定的函数，就可以发生再定位（稍候在 用 Linux 进行动态加载 小节中会看到更多的差别）。

    再定位完成后，动态链接器就会允许任何加载的共享程序来执行可选的初始化代码。该函数允许库来初始化内部数据并备之待用。这个代码是在上述 ELF 映像的 .init 部分中定义的。在卸载库时，它还可以调用一个终止函数（定义为映像的 .fini 部分）。当初始化函数被调用时，动态链接器会把控制权转让给加载的原始映像。

可执行程序布局：