C语言中的静态库和动态库的制作和使用

什么是库文件

单一模型

将程序中所有功能全部实现于一个单一的源文件内部。

编译时间长，不易于维护和升级，不易于协作开发。

分离模型

将程序中的不同的功能模块划分到不同的源文件中。

缩短编译时间，易于维护和升级，易于协作开发。

库文件

对多个目标文件的管理比较麻烦，可以将多个目标文件统一整理成一个库文件。

库文件可以直接在其他C语言程序中直接调用。

可以简单的把库文件理解成一种代码仓库，它提供给使用者一些可以直接拿来用的变量，函数或者类。

库文件一般指的是计算机上的一类文件，分为两种，一种叫做静态库，一种叫做动态库。

静态库

概述

静态库的本质是将多个目标文件打包成一个文件。

链接静态库就是将库中被调用的代码复制到调用模块中。

静态库的扩展名是.a，比如libxxx.a。

静态库的构建

1、编辑库的实现代码和接口声明

• 计算模块：calc.h，calc.c
• 显示模块：show.h，show.c
• 接口文件：math.h

2、编译成目标文件

gcc -c calc.c
gcc -c show.c

3、打包成静态库

ar -r libmath.a calc.o show.o

实战案例：构建 libmath.a 静态库

准备源文件

calc.h

• 定义加法：int add(int a, int b);
• 定义减法：int sub(int a, int b);

#ifndef __CALC_H_
#define __CALC_H_int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);#endif // __CALC_H_

calc.c

• 简单的实现加法
• 简单的实现减法

#include "calc.h"int add(int a, int b){return a + b;
}int sub(int a, int b){return a - b;
}

show.h

#ifndef __SHOW_H_
#define __SHOW_H_void show(int a, char* op, int b, int res);#endif // __SHOW_H_

show.c

#include <stdio.h>
#include "show.h"void show(int a, char* op, int b, int res){printf("%d %s %d = %d\n", a, op, b, res);
}

编译C源文件

gcc -c calc.c
gcc -c show.c

构建静态库

ar -r libmath.a calc.o show.o

使用静态库文件

main.c

#include <stdio.h>
#include "calc.h"
#include "show.h"int main(){int a = 11;int b = 22;int res = add(a, b);show(a, "+", b, res);return 0;
}

编译并运行文件，此时把静态库文件也带上：

gcc main.c libmath.a -o main && ./main

输出结果如下：

11 + 22 = 33

使用接口文件优化

当我们的库越来越大的时候，头文件也会越来越多，这个是让用户分别引入每个头文件是不人性化的。

这个时候，我们可以给库配套一个相应的头文件，这个头文件中引入需要的所有其他头文件这个。这个与库对应的头文件就是我们这个库的接口文件。

math.h

#ifndef __MATH_H_
#define __MATH_H_#include "calc.h"
#include "show.h"#endif // __MATH_H_

main.c

#include <stdio.h>
#include "math.h"int main(){int a = 11;int b = 22;int res = add(a, b);show(a, "+", b, res);return 0;
}

动态库

概述

动态库的扩展名是.so。

动态库是被加载，调用的时候是根据内存地址去调用，而不是将代码复制到文件中。

动态库可以同时被多个进程使用。

实战案例：构建 libmath.so 动态库

准备源文件

calc.h

• 定义加法：int add(int a, int b);
• 定义减法：int sub(int a, int b);

#ifndef __CALC_H_
#define __CALC_H_int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);#endif // __CALC_H_

calc.c

• 简单的实现加法
• 简单的实现减法

#include "calc.h"int add(int a, int b){return a + b;
}int sub(int a, int b){return a - b;
}

show.h

#ifndef __SHOW_H_
#define __SHOW_H_void show(int a, char* op, int b, int res);#endif // __SHOW_H_

show.c

#include <stdio.h>
#include "show.h"void show(int a, char* op, int b, int res){printf("%d %s %d = %d\n", a, op, b, res);
}

编译C源文件

gcc -c -fpic calc.c
gcc -c -fpic show.c

构建动态库

gcc -shared calc.o show.o -o libmath.so

使用动态库

main.c

#include <stdio.h>
#include "calc.h"
#include "show.h"int main(){int a = 11;int b = 22;int res = add(a, b);show(a, "+", b, res);return 0;
}

编译并运行文件，此时把静态库文件也带上：

# 先配置库所在的环境变量
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.# 编译执行
gcc main.c libmath.so -o main && ./main

输出结果如下：

11 + 22 = 33