Linux C编程学习：静态链接库和动态链接库

在C语言的层面上，对代码的重复利用通常是通过库（library）的方式来实现的。传统意义上的库指的是以后缀.a结尾的文件。严格来讲，函数库应当分为两种：静态链接库和动态链接库,也称动态共享库。静态链接库通常是指以.a为后缀的文件，而动态链接库则常常以.so为后缀名。静态链接库其实就是把一个或多个目标文件（即编译生成的.o文件）归档在一个文件中。此后，当需要使用这个静态库中的某个功能时，将这个静态库与要生成的应用程序链接在一起。

ar工具

在Linux上平台上最常用的归档工具是GNU的tar，但是要构建静态库却不能使用tar，而要使用另一个工具ar。tar和ar都是归档工具，但是它们的目的是不同的。tar仅仅是用来创建归档文件（即通常以.tar为后缀的文件）的，ar也完成上述工作，但是做了一些额外的处理，它会为被归档的目标文件中的符号建立索引，当和应用程序链接时，建立的这些索引将回收链接过程。ar比较经常用到的就是有三个命令选项:r(插入)、c(创建)和s(建立索引)，而且这三个选项往往是一起使用。参数r：在库中插入模块（替换）。当插入的模块名已经在库中存在，则替换同名的模块。如果若干模块中有一个模块在库中不存在，ar显示一个错误消息，并不替换其他同名模块。默认的情况下，新的成员增加在库的结尾处，可以使用其他任选项来改变增加的位置。参数c：创建一个库。不管库是否存在，都将创建。参数s：创建目标文件索引，这在创建较大的库时能加快时间。（补充：如果不需要创建索引，可改成大写S参数；如果。a文件缺少索引，可以使用ranlib命令添加）

现在假设有两个C文件，foo.c，bar.c。首先将foo.c和bar.c编译为目标文件foo.o和bar.o，然后将这两个目标文件归档为一个静态链接库。

// bar.c
#include "foobar.h" 
 
char * bar(void) 
{ 
    printf("This is bar! library1 iscalled\n"); 
    return ("bar"); 
} 

//foo.c 
#include "foobar.h" 
 
char * foo(void) 
{ 
    printf("This is foo!library2 iscalled!\n"); 
    return ("foo"); 
} 

//foobar.h 
 
#ifndef _FOOBAR_H_ 
#define _FOOBAR_H_ 
 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 
#include <stdio.h> 
 
extern char *foo(void); 
extern char *bar(void); 
 
#endif 

执行下令命令：

#gcc -c foo.c -o foo.o 
#gcc -c bar.c -o bar.o 
#ar rcs libfoobar.a foo.o bar.o

这基于PC平台的，如果是对于嵌入式平台的构建静态链接库而言，过程也是完全一样，唯一需要改变的可能是所用的工具名称。比如，如果要是为ARM-Linux构建静态库，那么可能需要使用arm-linux-ar。这里还有一个工具是nm，它可以用来取得目标文件的符号(symbol)信息。这里，nm打印出了libfoobar.a中的两个符号：foo和bar。这两个符号表示的都是函数，因此它们的符号值为0，符号类型为T（text，即表示该符号位于代码段）。最后一列给出的是符号的名称。

#nm libfoobar.a

foo.o:

0000000000000000 T foo

U puts

bar.o:

0000000000000000 T bar

U puts 

现的静态库是有了，要怎么使用这样的静态库呢。应用程序要使用静态库就必须要与静态库链接起来。这里假设有一个main.c的C文件。应用程序与静态库的链接是在编译期完成的。

#gcc -g -o foobar main.c -L. –lfoobar

或者直接：gcc –o foobar main.c libfoobar.a

zfz@zfz:~/program$ ./foobar

This is foo!library2 is

foo()=foo

This is library1 is called

bar()=bar

静态链接库是一种“复制式”的链接过程。何谓“复制式”的链接过程呢，当静态链接库与应用程序链接时，链接器会将静态链接库复制一份到最终得到的可执行代码中去。比如：现在有两个应用程序A和B，两者都要用到libfoobar.a所提供的功能。那么，在编译链接A时，链接器将复制一份libfoobar.a到A最终的可执行代码中去，libfoobar.a中的调试信息也会被复制，同样，在链接B时，链接器也会复制一份libfoobar.a到B最终的可执行代码中去。这就是“复制式”链接的意义。

查看foobar程序用到的动态链接库：

$ ldd foobar
linux-gate.so.1 => (0xffffe000)
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7e29000)
/lib/ld-linux.so.2 (0xb7f6e000)

创建动态链接库：

#gcc –shared –Wall –fPIC bar.o foo.o –olibfoobar.so

或手动指定库路径:

$ gcc -o foobar main.c-llt -B /path/to/lib

这里的-B 选项就添加 /path/to/lib 到gcc搜索的路径之中。这样链接没有问题但是方法二中手动链接好的程序在执行时候仍旧需要指定库路径（链接和执行是分开的）。需要添加系统变量 LD_LIBRARY_PATH :

$ exportLD_LIBRARY_PATH=/path/to/lib

查看动态链接库:

$ ldd test         
linux-gate.so.1 => (0xffffe000) 
libfoobar.so => /usr/lib/libfoobar.so (0xb7f58000) 
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7e28000) 
/lib/ld-linux.so.2 (0xb7f6f000) 

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将C语言梳理一下，分布在以下10个章节中：

1. Linux-C成长之路（一）：Linux下C编程概要 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242.htm
2. Linux-C成长之路（二）：基本数据类型 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p2.htm
3. Linux-C成长之路（三）：基本IO函数操作 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p3.htm
4. Linux-C成长之路（四）：运算符 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p4.htm
5. Linux-C成长之路（五）：控制流 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p5.htm
6. Linux-C成长之路（六）：函数要义 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p6.htm
7. Linux-C成长之路（七）：数组与指针 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p7.htm
8. Linux-C成长之路（八）：存储类，动态内存 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p8.htm
9. Linux-C成长之路（九）：复合数据类型 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p9.htm
10. Linux-C成长之路（十）：其他高级议题