【Linux】动静态库的制作与使用

一.对软硬链接的补充

1、无法对目录进行硬链接

 为什么呢？

首先，我们在访问文件时，每一个文件都会有自己的dentry结构，这些结构会在内存中维护一棵路径树，来快速进行路径查找。但是如果某个节点直接使用硬链接到了根节点/某个节点，此时就会在树中出现环路。这就会导致再路径树种查找路径出现死循环的情况。

所以再Linux操作系统中，不支持给目录创建硬链接，而只能给普通文件硬链接。

但其实我们每个目录底下的两个隐藏文件.和..其实也是硬链接，但它们属于系统开了绿灯，因为它们是特殊字符，所以在查找时可以特殊处理，不易导致路径环问题。

2、可以对目录进行软链接

首先，软链接出来的文件才是实际意义上的链接文件，因为它的开头是l

并且，软链接之后的文件有独立的inode，它的内容是目标路径字符串。所以它并不会直接的影响路径树的结构，它只是通过类似解引用的方式实现访问目标路径的目的。

3、要想删除一个软/硬链接，除了直接删除链接的文件，也可以使用unlink命令，取消链接属性

二.什么是库？

我们学习c/c++至今，每一次代码的编写都使用到了c/c++的标准库。库其实就是将一些常用的方法总结了起来，并进行实现，之后当我们再需要使用该方法时，就直接使用库中实现好的即可。

所以，库其实就是常用方法的二进制集合。

本质上，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。库分为两种：

• 静态库Linux(.a) windows(.lib)
• 动态库Linux(.so) windows(.dll)

 三.静态库的制作与使用

现在，我们实现了加法方法和减法方法，将其制作成为库。

0x1.阶段1

在没有将其形成库之前，如果想要用户使用我们的方法，我们就得将我们实现的所有.h文件和.c文件直接给用户。但是，直接将.c给用户，这不就把我们实现的方法给暴露了么，我只给你用，但你不能看我具体的实现。

所以，我们就先将.c文件通过遍历但不链接形成同名的.o文件，然后将头文件和.o目标文件给用户使用即可。

 而在用户视角，我们拿到了.h和,.o文件，然后只需要编写自己的代码即可。最后将所有的.o文件链接起来即可。

 通过gcc命令对所有的.o目标文件进行链接，形成可执行程序。

 0x2.阶段2

虽然这样用户可以使用我们的方法，但是如果我们实现的方法有几百上千个头文件和源文件呢？我们需要将这么多个源文件都生成.o文件，再传给用户。虽然这样对我们没什么，但是对用户就有点麻烦了。

所以，我们可以先将所有的.o目标文件打包成为一个库，再将该库和头文件发给用户使用即可。这样用户就不必接收多个目标文件了。

ar -rc dst src

使用上述命令，将所有的.o文件进行归档，形成一个归档文件。另外，我们形成的静态库要以.a结尾(.a后面还可以跟其他后缀)，以lib开头，并且我们静态库真正的名字是去掉前后lib和后缀.a之后剩余的部分。

 有了静态库，在用户方，就只需要拿到静态库和头文件即可。用户使用的时候，可以直接将该静态库与自己的.o目标文件进行链接。

.a文件本质上是一种归档文件，不需要使用者进行解包，而直接使用gcc/g++直接链接即可。

gcc -o code usercode.o -l mymethod

 我们使用-l选项，告诉编译器我要链接哪一个库。

但是直接这样，编译器是找不到库的，因为编译器默认只会在系统指定的目录下寻找动静态库。所有想要使用我们自己的库，还要使用-L选项，指定静态库的位置。 

gcc -o code usercode.o -L . -l mymethod

 0x3.阶段3

虽然形成静态库，避免了多个目标文件的问题，但是头文件依旧很多。所以一般的做法都是新建目录，在该目录下创建include和mylib子目录，分别将头文件和库放入这两个目录下，然后将这个目录的内容压缩发送给用户。

 然后用户就在使用gcc来进行链接操作，但是这次链接时，gcc命令还要多加一个选项 -I(大写i)，用来指定寻找头文件的路径

gcc -o code usercode.o -I ./lib/include -L ./lib/mylib/ -l mymethod

-I选项就是告诉编译器，除了在系统指定的目录下搜索头文件，也要从我指定的目录下，搜索头文件。 

至此，静态库的制作和使用就结束了。

四.动态库的制作与使用

动态库的制作直接使用gcc遍历器来生成。我们写一个makefile来自动化构建我们的动态库以及头文件与动态库的打包。

libmymethod.so:add.o sub.ogcc -o $@ $^ -shared
%.o:%.cgcc -fPIC -c $<.PHONY:output
output:mkdir -p dylib/includemkdir -p dylib/mylibcp -f *.h dylib/includecp -f *.so dylib/mylibtar czf dylib.tgz dylib.PHONY:clean
clean:rm *.o *.so

生成动态库时用gcc命令时要加上-shared选项，表示生成共享库格式

另外，在生成目标文件时，也要加上选项 -fPIC：产生位置无关码

我们将生成好的压缩包传给用户，让用户使用动态库。生成动态库时要以lib开头，.so结尾，剩余部分才是真正的动态库名。

我们在链接动态库时并不会出现问题，可以生成对应的可执行程序，但是在执行的时候，就会报错，说找不到我们自己的动态库？

 我们可以使用ldd命令，查看可执行程序所使用的动态库！

我们看到，我们自己的动态库确实没有被找到，这是为什么呢？我们不是在编译的时候指定了在哪里找我们的动态库了么？

原因是：我们在链接的时候指定动态库的位置，只是让编译器找到了动态库，可是系统并不知道！！！操作系统并不等于编译器。而操作系统查找动态库只会在系统指定的目录下查找，所以找不到我们的动态库。

这与静态库不同，链接静态库实际上就是将静态库的内容拷贝到自己的代码中，所以在使用静态链接之后，静态库便没有用了。

而我们使用动态库，默认采取动态链接，动态链接后的可执行程序内部并没有库方法的实现，它类似于函数调用，指定到库方法时会跳转到对应的动态库中，执行完毕再返回。所以动态链接对动态库的依赖性很大。所以，使用动态库后，系统必须得找到对应的动态库。

那怎么解决呢？

法1：将我们的动态库拷贝到系统中

法2：建立同名软链接

法3：将动态库所在路径添加至环境变量LD_LIBRARY_PATH中

操作系统查找动态库，除了再指定的系统目录下查找，也会再环境变量LD_LIBRARY_PATH中查找。

但是，我们的环境变量是内存级的，当我们退出终端之后，环境变量就会被还原。我们可以修改配置文件来达到永久修改环境变量的目的。

法4：在/etc/ld.so.conf.d/下新建一个conf文件，并将动态库所在路径写入 

但是注意，我们写入之后依旧无法直接使用，我们得使用ldconfig命令重新加载库更新路径，之后便可以生效

五.总结 

1.动静态库中，其实根本不需要包含main函数，所有的库不论动静，本质上都是源文件对应的.o目标文件。

2.gcc/g++链接所有非c/c++标准库，都需要指明-L -l。

3.所有我们所说的将库安装到系统中，实际上就是将库拷贝到对应的系统目录下。

4.gcc/g++，在动态和静态库都存在的情况下，默认使用动态库

 如果非得静态链接，必须加-static选项

如果只存在静态库，那就只能使用静态链接 

5.在Linux操作系统中，默认情况下安装的大部分库，都是动态库