【C语言学习笔记】：动态库

一、动态库

通过之前静态库那篇文章的介绍。发现静态库更容易使用和理解，也达到了代码复用的目的，那为什么还需要动态库呢？

1、为什么还需要动态库？

为什么需要动态库，其实也是静态库的特点导致。

▶ 空间浪费是静态库的一个问题。

▶ 另一个问题是静态库对程序的更新、部署和发布页会带来麻烦。如果静态库liba.lib更新了，所以使用它的应用程序都需要重新编译、发布给用户（对于玩家来说，可能是一个很小的改动，却导致整个程序重新下载，全量更新）。

动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入。不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例，规避了空间浪费问题。动态库在程序运行是才被载入，也解决了静态库对程序的更新、部署和发布页会带来麻烦。用户只需要更新动态库即可，增量更新。

动态库特点总结：

    ✪ 动态库把对一些库函数的链接载入推迟到程序运行的时期。

    ✪ 可以实现进程之间的资源共享。（因此动态库也称为共享库）

    ✪ 将一些程序升级变得简单。

    ✪ 甚至可以真正做到链接载入完全由程序员在程序代码中控制（显示调用）。

Window与Linux执行文件格式不同，在创建动态库的时候有一些差异。

    ✪ 在Windows系统下的执行文件格式是PE格式，动态库需要一个DllMain函数做出初始化的入口，通常在导出函数的声明时需要有_declspec(dllexport)关键字。

    ✪ Linux下gcc编译的执行文件默认是ELF格式，不需要初始化入口，亦不需要函数做特别的声明，编写比较方便。

与创建静态库不同的是，不需要打包工具（ar、lib.exe），直接使用编译器即可创建动态库。

2、Linux下创建与使用动态库

linux动态库的命名规则为：

动态链接库的名字形式为 libxxx.so，前缀是lib，后缀名为“.so”。

    ✪ 针对于实际库文件，每个共享库都有个特殊的名字“soname”。在程序启动后，程序通过这个名字来告诉动态加载器该载入哪个共享库。

    ✪ 在文件系统中，soname仅是一个链接到实际动态库的链接。对于动态库而言，每个库实际上都有另一个名字给编译器来用。它是一个指向实际库镜像文件的链接文件（lib+soname+.so）。

3、创建动态库（.so）

编写四则运算动态库代码：

#pragma onceclass DynamicMath{public:        DynamicMath(void);        ~DynamicMath(void);        static double add(double a, double b);        static double sub(double a, double b);        static double mul(double a, double b);        static double div(double a, double b);        void print();};

首先，生成目标文件，此时要加编译器选项-fpic

g++ -fPIC -c DynamicMath.cpp

-fPIC 创建与地址无关的编译程序（pic，position independent code），是为了能够在多个应用程序间共享。

然后，生成动态库，此时要加链接器选项-shared

g++ -shared -o libdynmath.so DynamicMath.o

-shared指定生成动态链接库。

其实上面两个步骤可以合并为一个命令：

g++ -fPIC -shared -o libdynmath.so DynamicMath.cpp

4、使用动态库

编写使用动态库的测试代码：​​​​​​​

#include "../DynamicLibrary/DynamicMath.h"#include <iostream>using namespace std;int main(int argc, char* argv[]){    double a = 10;    double b = 2;    cout << "a + b = " << DynamicMath::add(a, b) << endl;    cout << "a - b = " << DynamicMath::sub(a, b) << endl;    cout << "a * b = " << DynamicMath::mul(a, b) << endl;    cout << "a / b = " << DynamicMath::div(a, b) << endl;    DynamicMath dyn;    dyn.print();    return 0;}

引用动态库编译成可执行文件（跟静态库方式一样）：

g++ TestDynamicLibrary.cpp -L../DynamicLibrary -ldynmath

然后运行：./a.out，发现竟然报错了！！！

可能大家会猜测，是因为动态库跟测试程序不是一个目录，那我们验证下是否如此：

发现还是报错！！！那么，在执行的时候是如何定位共享库文件的呢？

    1) 当系统加载可执行代码时候，能够知道其所依赖的库的名字，但是还需要知道绝对路径。此时就需要系统动态载入器(dynamic linker/loader)。

    2) 对于elf格式的可执行程序，是由ld-linux.so*来完成的，它先后搜索elf文件的 DT_RPATH段—环境变量LD_LIBRARY_PATH—/etc/ld.so.cache文件列表—/lib/,/usr/lib 目录找到库文件后将其载入内存。

——————————

如何让系统能够找到它：

    ✪ 如果安装在/lib或者/usr/lib下，那么ld默认能够找到，无需其他操作。

    ✪ 如果安装在其他目录，需要将其添加到/etc/ld.so.cache文件中，步骤如下：

        1. 编辑/etc/ld.so.conf文件，加入库文件所在目录的路径

        2. 运行ldconfig ，该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

我们将创建的动态库复制到/usr/lib下面，然后运行测试程序。

二、Windows下创建与使用动态库

1、创建动态库（.dll）

与Linux相比，在Windows系统下创建动态库要稍微麻烦一些。首先，需要一个DllMain函数做出初始化的入口（创建win32控制台程序时，勾选DLL类型会自动生成这个文件）：​​​​​​​

// dllmain.cpp : Defines the entry point for the DLL application.#include "stdafx.h"BOOL APIENTRY DllMain( HMODULE hModule,                      DWORD  ul_reason_for_call,                      LPVOID lpReserved                    ){    switch (ul_reason_for_call)    {    case DLL_PROCESS_ATTACH:    case DLL_THREAD_ATTACH:    case DLL_THREAD_DETACH:    case DLL_PROCESS_DETACH:        break;    }    return TRUE;}

通常在导出函数的声明时需要有_declspec(dllexport)关键字：​​​​​​​

#pragma onceclass DynamicMath{public:    __declspec(dllexport) DynamicMath(void);    __declspec(dllexport) ~DynamicMath(void);    static __declspec(dllexport) double add(double a, double b);//加法    static __declspec(dllexport) double sub(double a, double b);//减法    static __declspec(dllexport) double mul(double a, double b);//乘法    static __declspec(dllexport) double div(double a, double b);//除法    __declspec(dllexport) void print();};

生成动态库需要设置工程属性，打开工程“属性面板”→”配置属性”→”常规”，配置类型选择动态库。

Build项目即可生成动态库。

2、使用动态库

创建win32控制台测试程序：​​​​​​​

#include "stdafx.h"#include "DynamicMath.h"#include <iostream>using namespace std;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){    double a = 10;    double b = 2;    cout << "a + b = " << DynamicMath::add(a, b) << endl;    cout << "a - b = " << DynamicMath::sub(a, b) << endl;    cout << "a * b = " << DynamicMath::mul(a, b) << endl;    cout << "a / b = " << DynamicMath::div(a, b) << endl;    DynamicMath dyn;    dyn.print();    system("pause");    return 0;}

▶ 方法一：

工程“属性面板”→“通用属性”→“框架和引用”→”添加引用”，将显示“添加引用”对话框。

“项目”选项卡列出了当前解决方案中的各个项目以及可以引用的所有库。在“项目”选项卡中，选择 DynamicLibrary。单击“确定”。

添加DynamicMath.h 头文件目录，必须修改包含目录路径。打开工程“属性面板”→”配置属性”→“C/C++”→” 常规”，在“附加包含目录”属性值中，键入DynamicMath.h 头文件所在目录的路径或浏览至该目录。

编译运行OK。

▶ 方法二：

“属性面板”→”配置属性”→“链接器”→”常规”，附加依赖库目录中输入，动态库所在目录；

“属性面板”→”配置属性”→“链接器”→”输入”，附加依赖库中输入动态库编译出来的DynamicLibrary.lib。

静态库与动态库深入研究——总结

结合之前的静态库与本篇动态库，总结出来二者的不同点在于代码被载入的时刻不同。

    ✪ 静态库在程序编译时会被连接到目标代码中，程序运行时将不再需要该静态库，因此体积较大。

    ✪ 动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入，因此在程序运行时还需要动态库存在，因此代码体积较小。