库的介绍

什么是库

库是二进制文件，是源代码文件的另一种形式，是加了密的源代码；是一些功能相近或者是相似的函数的结合体。

使用库有什么好处

提高代码的可重用性，而且还可以提高程序的健壮性。
可以减少开发者的代码开发量，缩短开发周期。

库制作完成后，如何给用户使用

头文件–包含了库函数的声明。
库文件–包含了库函数的代码实现。

注意：库不能单独使用，只能作为其他程序的一部分某些功能，也就是说只能被其他程序调用才能使用。

库可以分为静态库（static library）和动态库（shared library）。

静态库

静态库可以认为是一些目标代码的集合，是在可执行程序运行前就已经加到执行码中，成为执行程序的一部分。按照习惯，一般以.a为文件的后缀名。（Windows下的后缀名为.lib）

静态库的命名一般分为三个部分：

前缀：lib
库名称：自定义即可,如test
后缀：.a

所以最终的静态库的名字应该为：libtest.a

静态库的制作

下面以f1.c，f2.c和head.h三个文件为例讲述静态库的制作和使用，其中head.h文件中有函数的声明，f1.c和f2.c中有函数的实现。

步骤1：将c源文件生成对应的.o文件

gcc -c f1.c f2.c

或者分别生成.o文件：

gcc -c f1.c -o f2.o
gcc -c f2.c -o f2.o

步骤2：使用打包工具ar将准备好的.0文件打包为.a文件

在使用ar工具的时候需要添加参数rcs (r更新，c创建，s建立索引)
命令：ar rcs 静态库名 .o文件（ar rcs libtest.a f1.o f2.o）

静态库的使用

静态库制作完成之后，需要将.a文件和头文件一并发布给用户。

假设测试文件为main.c，静态库文件为libtest.a，头文件head.h

用到的参数：

-L：指定要连接的库的所在目录
-l：指定连接时需要的静态库，去掉前缀和后缀
-I：指定main.c文件用到的head.h所以在路径

gcc -o main main.c -L./ -ltest -I./

静态库的优缺点

优点：
- 函数库最终被打包到应用程序中，实现是函数本地化，寻址方便、速度快。（库函数调用效率 == 自定义函数使用效率）
- 程序在运行时与函数库再无瓜葛，方便移植。
缺点：
- 小号系统资源较大，每个进程使用静态库都要复制一份，无端浪费内存。
$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7xTTHimd-1626235631411)(C:\Users\11759\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210714102515444.png)]$
- 静态库会给程序的更新、部署和发布发来麻烦。如果静态库libxxx.a更新了，所有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）。

共享库（shared library）/动态库

共享库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在陈谷运行时才被载入。不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只有一份共享库的拷贝，避免了空间空间的浪费问题。动态库的程序运行时才被载入，也解决了动态库对程序的更新、部署和发布带来的麻烦。用户只需要更新动态库即可，增量更新。为什么需要动态库，其实也是动态库的特点导致。

按照习惯，一般以“.so”作为文件后缀名，共享库的命名一般分为三个部分：

前缀：lib
库名称：自定义即可，如test
后缀：.so

所以最终的动态库的名字应该为：libtest.so

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1t9YXtLI-1626235631413)(C:\Users\11759\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210714114700529.png)]$

共享库的制作

生成目标文件.o，此时要加编译选项：-fPIC(fpic)
- gcc -fipc -c f1.c f2.c
- 参数:-fpic创建与地址无关的编译程序(pic,position independent code)，目的就是为了能够在多个应用程序间共享。
生成共享库，此时要加连接器选项：-shared（指定生成动态链接库）
- gcc -shared f1.o f2.o -o libtest.so

共享库的使用

引用动态链接库编译成可执行文件（跟静态库方式一样）：

用到的参数：

-L：指定要连接的库的所在目录
-l：指定链接时需要的动态库, 去掉前缀和后缀
-I: 指定main.c文件用到的头文件head.h所在的路径

gcc main.c -I./ -L./ -ltest -o main

然后运行：./main，发现竟然报错了.

分析为什么在执行的时候找不到libtest.so库

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, 但是还需要知道所依赖的库的绝对路径。此时就需要系统动态载入器(dynamic linker/loader)。

命令可以查看可执行文件依赖的库文件, 执行ldd main,可以发现libtest.so找不到.

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。

使用file命令可以查看文件的类型: file main

如何让系统找到共享库

拷贝自己制作的共享库到/lib或者/usr/lib
临时设置LD_LIBRARY_PATH:
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径
永久设置, 把export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径, 设置到～/.bashrc文件中, 然后在执行下列三种办法之一:
执行. ~/.bashrc使配置文件生效(第一个.后面有一个空格)
执行source ~/.bashrc配置文件生效
退出当前终端, 然后再次登陆也可以使配置文件生效
永久设置,把export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库路径，设置到/etc/profile文件中
将其添加到 /etc/ld.so.cache文件中
编辑/etc/ld.so.conf文件, 加入库文件所在目录的路径
运行sudo ldconfig -v, 该命令会重建/etc/ld.so.cache文件