1. 函数库

1.本质：一组函数，具有相近的功能或操作同一数据结构

  • <string.h>：strcpy/strcmp/strcat/strlen/strstr/strchr/strtkk…..
  • 自定义库：<mysort.h>：bubble_sort/select_sort/quick_sort/insert_sort…..

2.作用：

  • 代码复用
  • 出现积累

3.发布形式：

  • 源码形式

    • 优点：方便使用者学习和使用
    • 缺点：保密性差、编译程序耗时、编译受平台、版本限制

  • 二进制形式：

    • 优点、缺点与上面相反

4.我们使用的函数：标准c库：/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6`

2.静态库

在linux中静态库由程序ar生成，现在静态库已经不像之前那么普遍了，这主要是由于程序都在使用动态库。关于静态库的命名如下：

  • 机制：在编译程序时，复制静态库的代码片，到可执行程序中
  • 优点：将函数库中的函数本地化，寻址方便，速度快。(库函数执行效率==自定义函数执行效率)
  • 缺点：消耗系统资源大，每个使用静态库的程序，都要复制一份静态库，浪费内除。
  • 使用场景：多用于核心程序，保证时效性，可以忽略空间。
  • 静态库的命名方式：
    • 在Linux中静态库以lib作为前缀，以.a作为后缀，中间是库的名字(自己指定即可)，即libxxx.a
    • 在Windows中静态库一般以lib作为前缀，以lib作为后缀，中间是库的名字(自己指定即可)，即libxxx.lib

2.1生成静态库链接

生成静态库，需要先对源文件进行汇编操作(使用参数-c)得到二进制格式的目标文件(.o格式)。然后再通过ar工具将目标文件打包就可以得到静态库文件了(libxxx.a)。

使用ar工具创建静态库的时候需要三个参数：

  • 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。

  • 参数r：在库中插入模块(替换)。默认新的成员添加在库的结尾处，如果模块名已经在库中存在，则替换同名的模块。

2.2静态库的使用

参数-l：在程序编译的时候，指定使用的库(掐头去尾)

参数-L：指定编译的时候，搜索的库的路径———–>空格空不空都可以

步骤：

  • 添加静态库的函数功能实现：分别在add.c、sub.c、mul.c文件中添加各自代码

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    //add.c文件添加如下代码
    int add(int a, int b){
        return a+b;
    }

    //sub.c文件添加如下代码
    int sub(int a, int b){
        return a-b;
    }

    //mul.c文件添加如下代码
    int mul(int a, int b){
        return a*b;
    }

  • 创建一个调用静态库的函数：在math.c文件中添加如下程序

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    #include <stdio.h>

    int add(int, int);
    int sub(int, int);
    int mul(int, int);
    int main(int argc, char *argv[]){
            printf("%d + %d = %d\n", 10, 20, add(10,20));
            printf("%d - %d = %d\n", 10, 20, sub(10,20));
            printf("%d * %d = %d\n", 10, 20, mul(10,20));
            return 0;
    }

  • 生成静态库：

    • 将静态库要实现的功能函数生成二进制文件（.o文件）：gcc -c add.c sub.c mul.c
    • 通过二进制文件生成静态库libmymath.a：ar rs libmymath.a add.o sub.o mul.o

  • 在编译程序时使用静态库：gcc math.c -L ./ -lmymath -o app

    • 解释：-L参数后面是要使用的静态库位置；-lmymath是静态库的名字(掐头去尾)

2.动态库

动态链接库是程序运行时加载的库，当动态链接库正确部署之后，运行的多个程序可以使用同一个加载到内存中的动态库，因此在Linux中动态链接库也可称之为共享库。

  • 机制：代码共享

  • 优点：节省内存(共享)、易于更新(动态链接)

  • 缺点：相较于静态库而言，函数调用速度慢(函数地址“延时绑定”)

  • 使用场景：

    • 对程序执行速度要求不是很强烈，而对系统资源有一定要求的场景
    • 更新比较频繁的程序，方式如下：
      • 停止运行程序
      • 使用新库覆盖旧库(保证新库、旧库名称一致；接口一致)
      • 重启程序

  • 动态库的命名方式：

    • 在Linux中动态库以lib作为前缀，以.so作为后缀，中间是库的名字(自己指定即可)，即libxxx.so
    • 在Windows中动态库一般以lib作为前缀，以dll作为后缀，中间是库的名字(自己指定)，即libxxx.dll

注意：

  • 动态库是否加载到内存，取决于“程序是否运行”
  • 动态库加载至内存的位置是不固定的

2.1生成动态链接库

生成动态链接库是直接使用gcc命令并且需要添加-fPIC(-fpic)以及-shread参数

  • -fPIC或-fpic参数：是使得gcc生成的代码是与位置无关的，也就是使用相对位置。

  • -shared参数：是告诉编译器生成一个动态链接库

2.2使用步骤

  • 生成与位置无关的目标文件：gcc -c -fPIC add.c sub.c mul.c

  • 通过目标文件生成动态库：gcc -shared -o libmymath.so add.o sub.o mul.o

  • 使用动态库生成可执行文件：gcc math.c -o app -L ./ -lmymath

  • 启动程序：./app

    • 报错原因：”动态链接器”ld-linux-x86-64.so.2搜索动态库的路径没有指定

      • 链接器：工作于gcc生成可执行文件过程中的“链接阶段”，工作结束后，生成可执行文件
      • 动态链接器：工作于可执行程序运行之后，辅助加载器负责动态库加载到内存
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      ./app: error while loading shared libraries: libmymath.so: cannot open shared object file: No such file or directory

  • 解决上述报错的基本思想：给动态链接器指定动态库路径

    • 环境变量法：export LD_LIBRARY_PATH=./lib将当前动态库所在目录，加入到环境变量中

      • 终端一旦退出，环境变量的修改无效

    • 配置文件法：将上述修改环境变量的指令，写入到~/.bashrc中

      • 每次启动终端，自动生效
      • export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:./lib

    • 拷贝法：受程序使用libc库的启发，将自定义的libmymath.so文件拷贝到/lib 或 /user/lib目录中

      • 为了执行用户自定义程序，需要修改系统配置

    • 缓存文件法(推荐使用)：通过修改配置文件，修改缓存文件，生成动态库连接器需要搜寻的新目录位置

      • 1.打开配置文件：vim /etc/ld.so.conf
      • 2.修改配置文件：将动态库的绝对路径添加到/etc/ld.so.conf文件中
      • 3.使用命令sudo ldconfig -v动态更新ld.so.cache文件(二进制文件)，该文件直接影响动态连接器搜寻动态库位置