動態連結庫和靜態連結庫的區別

一、引言

通常情況下，對函式庫的連結是放在編譯時期（compile time）完成的。所有相關的物件檔案（object file）與牽涉到的函式庫（library）被連結合成一個可執行檔案（executable file）。程式在執行時，與函式庫再無瓜葛，因為所有需要的函式已拷貝到自己門下。所以這些函式庫被成為靜態庫（static libaray），通常檔案名為“libxxx.a”的形式。

其實，我們也可以把對一些庫函式的連結載入推遲到程式執行的時期（runtime）。這就是如雷貫耳的動態連結庫（dynamic link library）技術。

二、動態連結庫的特點與優勢

首先讓我們來看一下，把庫函式推遲到程式執行時期載入的好處：

1. 可以實現程式之間的資源共享。

什麼概念呢？就是說，某個程式的在執行中要呼叫某個動態連結庫函式的時候，操作系統首先會檢視所有正在執行的程式，看在記憶體裡是否已有此庫函式的拷貝了。如果有，則讓其共享那一個拷貝；只有沒有才連結載入。這樣的模式雖然會帶來一些“動態連結”額外的開銷，卻大大的節省了系統的記憶體資源。C的標準庫就是動態連結庫，也就是說系統中所有執行的程式共享著同一個C標準庫的程式碼段。

2. 將一些程式升級變得簡單。使用者只需要升級動態連結庫，而無需重新編譯連結其他原有的程式碼就可以完成整個程式的升級。Windows 就是一個很好的例子。

3. 甚至可以真正坐到連結載入完全由程式設計師在程式程式碼中控制。

程式設計師在編寫程式的時候，可以明確的指明什麼時候或者什麼情況下，連結載入哪個動態連結庫函式。你可以有一個相當大的軟體，但每次執行的時候，由於不同的操作需求，只有一小部分程式被載入記憶體。所有的函式本著“有需求才調入”的原則，於是大大節省了系統資源。比如現在的軟體通常都能開啟若干種不同型別的檔案，這些讀寫操作通常都用動態連結庫來實現。在一次執行當中，一般只有一種型別的檔案將會被開啟。所以直到程式知道檔案的型別以後再載入相應的讀寫函式，而不是一開始就將所有的讀寫函式都載入，然後才發覺在整個程式中根本沒有用到它們。

三、動態連結庫的建立

由於動態連結庫函式的共享特性，它們不會被拷貝到可執行檔案中。在編譯的時候，編譯器只會做一些函式名之類的檢查。在程式執行的時候，被呼叫的動態連結庫函式被安置在記憶體的某個地方，所有呼叫它的程式將指向這個程式碼段。因此，這些程式碼必須實用相對地址，而不是絕對地址。在編譯的時候，我們需要告訴編譯器，這些物件檔案是用來做動態連結庫的，所以要用地址不無關程式碼（Position Independent Code （PIC））。

對gcc編譯器，只需新增上 -fPIC 標籤，如：

gcc -fPIC -c file1.c
gcc -fPIC -c file2.c
gcc -shared libxxx.so file1.o file2.o

注意到最後一行，-shared 標籤告訴編譯器這是要建立動態連結庫。這與靜態連結庫的建立很不一樣，後者用的是 ar 命令。也注意到，動態連結庫的名字形式為 “libxxx.so” 字尾名為 “.so”

四、動態連結庫的使用

使用動態連結庫，首先需要在編譯期間讓編譯器檢查一些語法與定義。

這與靜態庫的實用基本一樣，用的是 -Lpath 和 -lxxx 標籤。如：

gcc file1.o file2.o -Lpath -lxxx -o program.exe

編譯器會先在path資料夾下搜尋libxxx.so檔案，如果沒有找到，繼續搜尋libxxx.a（靜態庫）。

在程式執行期間，也需要告訴系統去哪裡找你的動態連結庫檔案。在UNIX下是通過定義名為 LD_LIBRARY_PATH 的環境變數來實現的。只需將path賦值給此變數即可。csh 命令為：

setenv LD_LIBRARY_PATH your/full/path/to/dll

一切安排妥當後，你可以用 ldd 命令檢查是否連線正常。

ldd program.exe

動態連結庫*.so的編譯與使用- -


動態庫*.so在linux下用c和c++程式設計時經常會碰到，最近在網站找了幾篇文章介紹動態庫的編譯和連結，總算搞懂了這個之前一直不太瞭解得東東，這裡做個筆記，也為其它正為動態庫連結庫而苦惱的兄弟們提供一點幫助。
1、動態庫的編譯

下面通過一個例子來介紹如何生成一個動態庫。這裡有一個標頭檔案：so_test.h，三個.c檔案：test_a.c、test_b.c、test_c.c，我們將這幾個檔案編譯成一個動態庫：libtest.so。

so_test.h：

#include
#include

void test_a();
void test_b();
void test_c();


test_a.c：

#include "so_test.h"
void test_a()
{
printf("this is in test_a...\n");
}

test_b.c：
#include "so_test.h"
void test_b()
{
printf("this is in test_b...\n");
}

test_a.c：

#include "so_test.h"
void test_c()
{
printf("this is in test_c...\n");
}

將這幾個檔案編譯成一個動態庫：libtest.so
$ gcc test_a.c test_b.c test_c.c -fPIC -shared -o libtest.so

2、動態庫的連結

在1、中，我們已經成功生成了一個自己的動態連結庫libtest.so，下面我們通過一個程式來呼叫這個庫裡的函式。程式的原始檔為：test.c。

test.c：

#include "so_test.h"
int main()
{
test_a();
test_b();
test_c();
return 0;

}

l 將test.c與動態庫libtest.so連結生成執行檔案test：

$ gcc test.c -L. -ltest -o test

l 測試是否動態連線，如果列出libtest.so，那麼應該是連線正常了

$ ldd test

l 執行test，可以看到它是如何呼叫動態庫中的函式的。
3、編譯引數解析
最主要的是GCC命令列的一個選項:
-shared 該選項指定生成動態連線庫（讓聯結器生成T型別的匯出符號表，有時候也生成弱連線W型別的匯出符號），不用該標誌外部程式無法連線。相當於一個可執行檔案

l -fPIC：表示編譯為位置獨立的程式碼，不用此選項的話編譯後的程式碼是位置相關的所以動態載入時是通過程式碼拷貝的方式來滿足不同程式的需要，而不能達到真正程式碼段共享的目的。

l -L.：表示要連線的庫在當前目錄中

l -ltest：編譯器查詢動態連線庫時有隱含的命名規則，即在給出的名字前面加上lib，後面加上.so來確定庫的名稱

l LD_LIBRARY_PATH：這個環境變數指示動態聯結器可以裝載動態庫的路徑。

l 當然如果有root許可權的話，可以修改/etc/ld.so.conf檔案，然後呼叫 /sbin/ldconfig來達到同樣的目的，不過如果沒有root許可權，那麼只能採用輸出LD_LIBRARY_PATH的方法了。
4、注意

呼叫動態庫的時候有幾個問題會經常碰到，有時，明明已經將庫的標頭檔案所在目錄 通過 “-I” include進來了，庫所在檔案通過“-L”引數引導，並指定了“-l”的庫名，但通過ldd命令察看時，就是死活找不到你指定連結的so檔案，這時你要作的就是通過修改LD_LIBRARY_PATH或者/etc/ld.so.conf檔案來指定動態庫的目錄。通常這樣做就可以解決庫無法連結的問題了。