Linux中的動(dòng)態(tài)庫和靜態(tài)庫基礎(chǔ)概念

靜態(tài)庫(Static Library)：

靜態(tài)庫是一種在編譯時(shí)將代碼直接鏈接到可執(zhí)行文件中的庫。

它通常以.a(Archive)為擴(kuò)展名。

靜態(tài)庫在編譯時(shí)會(huì)被完整地復(fù)制到目標(biāo)程序中，因此生成的程序體積較大。

優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)不需要額外的庫文件，便于部署和分發(fā)。

動(dòng)態(tài)庫(Dynamic Library)：

動(dòng)態(tài)庫在編譯時(shí)并不會(huì)被直接鏈接到可執(zhí)行文件中，而是在程序運(yùn)行時(shí)才加載。

它通常以.so(Shared Object)為擴(kuò)展名。

動(dòng)態(tài)庫允許多個(gè)程序共享同一份庫文件，節(jié)省內(nèi)存空間。

優(yōu)點(diǎn)是更新和維護(hù)更為方便，只需替換庫文件即可影響所有使用該庫的程序。

動(dòng)態(tài)庫與靜態(tài)庫的主要區(qū)別體現(xiàn)在鏈接時(shí)機(jī)、文件形式、資源占用及維護(hù)方式等方面：

鏈接時(shí)機(jī)

靜態(tài)庫在編譯時(shí)直接整合到可執(zhí)行文件中，而動(dòng)態(tài)庫在運(yùn)行時(shí)加載。 ?

文件形式

靜態(tài)庫通常以.a(Linux)或.lib(Windows)為擴(kuò)展名，而動(dòng)態(tài)庫以.so(Linux)或.dll(Windows)為擴(kuò)展名。 ?

資源占用

靜態(tài)庫導(dǎo)致可執(zhí)行文件體積較大，但運(yùn)行時(shí)無需外部依賴;動(dòng)態(tài)庫文件較小且可被多個(gè)程序共享，但運(yùn)行時(shí)依賴外部文件。 ?

更新維護(hù)

靜態(tài)庫更新后需重新編譯所有依賴程序;動(dòng)態(tài)庫更新時(shí)只需替換庫文件，無需重新編譯主程序。 ?

運(yùn)行效率

靜態(tài)庫調(diào)用無額外開銷，但動(dòng)態(tài)庫首次調(diào)用時(shí)存在地址解析延遲。

相關(guān)優(yōu)勢(shì)

靜態(tài)庫的優(yōu)勢(shì)：

獨(dú)立性：程序不依賴于外部庫，便于部署。

性能：由于代碼直接嵌入程序中，運(yùn)行時(shí)不需要額外的加載步驟，可能略微提高性能。

動(dòng)態(tài)庫的優(yōu)勢(shì)：

共享性：多個(gè)程序可以共享同一份庫文件，節(jié)省磁盤空間和內(nèi)存。

靈活性：更新庫文件時(shí)不需要重新編譯所有依賴它的程序。

維護(hù)性：庫的維護(hù)和升級(jí)更為方便。

類型與應(yīng)用場(chǎng)景

靜態(tài)庫的應(yīng)用場(chǎng)景：

對(duì)安全性要求較高的應(yīng)用。

需要獨(dú)立部署且不經(jīng)常更新的程序。

動(dòng)態(tài)庫的應(yīng)用場(chǎng)景：

大型軟件系統(tǒng)，需要頻繁更新和維護(hù)的庫。

多個(gè)應(yīng)用程序共享相同功能的場(chǎng)景。

示例代碼

創(chuàng)建靜態(tài)庫：

編寫源文件 mylib.c：

編寫源文件 mylib.c：

編譯成目標(biāo)文件：

編譯成目標(biāo)文件：

打包成靜態(tài)庫：

打包成靜態(tài)庫：

創(chuàng)建動(dòng)態(tài)庫：

編寫源文件 mylib.c：

編寫源文件 mylib.c：

編譯成共享對(duì)象：

編譯成共享對(duì)象：

使用靜態(tài)庫：

編寫主程序 main.c：

編寫主程序 main.c：

鏈接靜態(tài)庫編譯：

鏈接靜態(tài)庫編譯：

使用動(dòng)態(tài)庫：

編寫主程序 main.c：

編寫主程序 main.c：

鏈接動(dòng)態(tài)庫編譯：

鏈接動(dòng)態(tài)庫編譯：

運(yùn)行時(shí)需確保動(dòng)態(tài)庫路徑在 LD_LIBRARY_PATH 中：

運(yùn)行時(shí)需確保動(dòng)態(tài)庫路徑在 LD_LIBRARY_PATH 中：

遇到的問題及解決方法

問題：找不到動(dòng)態(tài)庫文件

原因：系統(tǒng)無法找到動(dòng)態(tài)庫文件，可能是因?yàn)閹煳募辉跇?biāo)準(zhǔn)路徑或未正確設(shè)置 LD_LIBRARY_PATH。

一、庫的基礎(chǔ)概念：

在windows平臺(tái)和linux平臺(tái)下都大量存在著庫。庫本質(zhì)上是可執(zhí)行代碼的二進(jìn)制形式，能夠被操作系統(tǒng)加載到內(nèi)存中并執(zhí)行。由于Windows和Linux的基本差異，所以這兩個(gè)平臺(tái)的庫二進(jìn)制文件不相容?？梢院?jiǎn)單地理解為將這些常用函數(shù)的目標(biāo)文件打包，并提供相應(yīng)的函數(shù)接口，以方便程序員使用。在使用函數(shù)時(shí)，只需要包對(duì)應(yīng)的頭文件即可。動(dòng)態(tài)庫和靜態(tài)庫的使用方式不同，它們?cè)诓煌脚_(tái)下的后綴也有所不同。

WINDOWS下：.dll 后綴為動(dòng)態(tài)庫，.lib 后綴為靜態(tài)庫;

LINUX下：.so后綴為動(dòng)態(tài)庫，.a后綴為靜態(tài)庫。

二、靜態(tài)庫與靜態(tài)鏈接

靜態(tài)庫：

簡(jiǎn)單地說，靜態(tài)庫就是由多個(gè)目標(biāo)文件打包壓縮而成的一個(gè)文件集合。比如在我們?nèi)粘＞幊讨?，如果需要使用printf函數(shù)，就需要包stdio.h的庫文件，使用strlen時(shí)，又需要包string.h的庫文件，可是如果直接把對(duì)應(yīng)函數(shù)源碼編譯后形成的.o文件直接提供給我們，將會(huì)對(duì)我們的管理和使用上造成極大不便，于是可以使用“ar”壓縮程序?qū)⑦@些目標(biāo)文件壓縮在一起，形成libx.a靜態(tài)庫文件。

注：靜態(tài)庫命名格式：lib + "庫名稱”+ .a(后綴) 例：libadd.a就是一個(gè)叫add的靜態(tài)庫

靜態(tài)鏈接：

靜態(tài)庫的代碼在編譯鏈接時(shí)被鏈接到可執(zhí)行文件中，程序運(yùn)行時(shí)不再依賴靜態(tài)庫。只需將庫文件和程序編譯生成的文件鏈接，便可生成可執(zhí)行文件。

01庫的概述庫是代碼集合，為各種應(yīng)用提供了豐富的功能，如我們熟知的ceres庫、eigen庫和pcl庫等。這些功能模塊作為可執(zhí)行代碼的二進(jìn)制形式存在于系統(tǒng)中，并能被加載到內(nèi)存中直接使用。在Linux系統(tǒng)中，庫主要分為動(dòng)態(tài)鏈接庫和靜態(tài)鏈接庫兩大類。 動(dòng)態(tài)庫和靜態(tài)庫的文件后綴分別為.so和.a。

02庫的差異

△ 靜態(tài)庫的特點(diǎn)

靜態(tài)庫在編譯階段被鏈接到目標(biāo)代碼中，使得在程序運(yùn)行時(shí)無需該庫。這種特性提高了程序的移植性，但可能會(huì)導(dǎo)致體積的增加，因?yàn)樗邢嚓P(guān)文件都會(huì)被鏈接成一個(gè)較大的可執(zhí)行文件。

△ 動(dòng)態(tài)庫的特點(diǎn)

動(dòng)態(tài)庫在運(yùn)行時(shí)被加載，不會(huì)在編譯時(shí)被鏈接。這種方式減少了可執(zhí)行文件的體積，并且大多數(shù)常用的庫，如eigen和ceres，都采用動(dòng)態(tài)鏈接的方式。在程序運(yùn)行時(shí)，這些庫作為依賴項(xiàng)被使用。若環(huán)境中缺乏相應(yīng)的動(dòng)態(tài)庫，則需要 安裝對(duì)應(yīng)的庫以解決編譯錯(cuò)誤。

03靜態(tài)庫的創(chuàng)建與使用△ 創(chuàng)建過程

在Linux環(huán)境下，創(chuàng)建靜態(tài)庫涉及幾個(gè)關(guān)鍵步驟。首先，通過編譯器將 源文件編譯為目標(biāo)文件，然后利用ar命令將這些目標(biāo)文件歸檔成一個(gè)靜態(tài)庫文件。創(chuàng)建靜態(tài)庫的過程如下：

```

編寫源文件(.c或.cpp文件)

使用gcc -c xxx.c或g++ -c xxx.cpp生成目標(biāo)文件(.o文件)

用ar命令將目標(biāo)文件歸檔，生成靜態(tài)庫

編寫一個(gè)頭文件，包含提供給調(diào)用者的函數(shù)、變量或類的聲明

```

△ 使用過程

在使用靜態(tài)庫時(shí)， 需要在編譯時(shí)指定其路徑。同時(shí)也需注意靜態(tài)庫的版本兼容性問題，以確保程序能夠正確地調(diào)用其中的函數(shù)或變量。例如，在編寫調(diào)用靜態(tài)庫的程序時(shí)，應(yīng)包含相應(yīng)的頭文件，并在編譯指令中明確指定靜態(tài)庫的信息。

04動(dòng)態(tài)庫的創(chuàng)建和使用△ 創(chuàng)建動(dòng)態(tài)庫

創(chuàng)建動(dòng)態(tài)庫需使用-fPIC參數(shù)，編譯生成共享庫文件。具體過程如下：

```

g++ test.cpp -fPIC -shared -o libshowage.so

```

△ 使用動(dòng)態(tài)庫

在程序 運(yùn)行時(shí)要確保系統(tǒng)能找到共享對(duì)象文件。通常，將動(dòng)態(tài)庫放在標(biāo)準(zhǔn)的庫路徑下如/usr/local/lib，或者在運(yùn)行程序時(shí)明確指定庫的位置。通過設(shè)置庫路徑，可以解決動(dòng)態(tài)庫無法被識(shí)別的問題。

05多個(gè)文件生成一個(gè)動(dòng)態(tài)庫△ 多文件創(chuàng)建動(dòng)態(tài)庫

在將多個(gè)文件整合為一個(gè)動(dòng)態(tài)庫時(shí)，應(yīng) 避免出現(xiàn)同名的聲明，否則編譯器將無法確定應(yīng)使用哪個(gè)源文件中的聲明，導(dǎo)致無法成功創(chuàng)建動(dòng)態(tài)庫。

△ 使用動(dòng)態(tài)庫注意事項(xiàng)

使用動(dòng)態(tài)庫時(shí)需要 注意函數(shù)調(diào)用和系統(tǒng)庫路徑，以確保程序在運(yùn)行時(shí)能夠正確地加載所需的共享庫。這包括檢查動(dòng)態(tài)庫的位置和確保相關(guān)的依存關(guān)系已安裝。

06安裝缺少的動(dòng)態(tài)庫在編譯過程中若遇到類似“xxxx.h文件未找到”的錯(cuò)誤，則很可能是缺少相應(yīng)的庫。 通過終端命令安裝缺少的庫如libxxx-dev可以有效解決此類編譯錯(cuò)誤。