Linux下靜態庫、動態庫的建立和使用

Linux庫檔名由：字首lib、庫名和字尾3部分組成，靜態庫通常以.a作為字尾，動態庫以.so作為字尾，

Linux下把動態庫叫做共享庫，so即shared object的縮寫。

靜態庫是程式編譯連結時使用，動態庫是程式執行時使用。

預備知識：

a)  2個重要的環境變數：

LIBRARY_PATH : 庫檔案（靜態庫或者動態庫）搜尋路徑，編譯器連結時，需要去這些路徑搜尋相應的庫，當然系統預設的庫檔案搜尋路徑是/usr/lib和/lib。 

LD_LIBRARY_PATH ：動態庫檔案搜尋路徑，程式執行時，需要去這些路徑搜尋相應的動態庫，程式執行時，預設

的搜尋動態庫的路徑也是/usr/lib和/lib。


b)  2個重要的系統檔案：
/etc/ld.so.conf ：裡面可以加上動態庫的搜尋路徑，絕對路徑，（/usr/lib和/lib預設包含其中）
/etc/ld.so.cache ：儲存/etc/ld.so.conf裡所有路徑的所有的動態庫檔案的快取，儲存了已排好序的動態連結庫名字列表，有一個命令：ldconfig  會根據/etc/ld.so.conf生成或者更新/etc/ld.so.cache，執行這個命令需要root許可權。（關於這個cache檔案裡面具體實現哪些東西，筆者也不是很清楚，待後續研究）

程式在執行時，如果都要搜尋/etc/ld.so.conf裡目錄下庫檔案，效率會很低，因此Linux採用了類似快取記憶體制，程式先去查詢快取檔案/etc/ld.so.cache

，因此當/usr/lib或者/lib下放入新的動態庫後，也要執行sudo ldconfig 重新生成快取檔案，否則程式無法執行，報錯提示，找不到共享庫。當往/etc/ld.so.conf裡新增目錄時，或者後來在這些目錄下新增新的庫，都需要執行sudo ldconfig生成新的快取檔案。

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假設有如下檔案：mylib.h mylib.c  depend.h depend.c 

一、建立靜態庫

   

  gcc -c mylib.c -o mylib.o

        gcc -c depend.c -o depend.o

        ar rcs libmylib.a  mylib.o depend.o


       ar 其實就是將*.o檔案打包歸檔而已，主要引數說明：
       r --- 在庫中加入成員檔案，若存在，則替換
       c --- 建立一個靜態庫
       s --- 無論ar命令是否修改了庫的內容，都強制重新生成庫符號表
       d --- 從庫中刪除成員檔案


二、使用靜態庫(3種方法)
       1、把庫檔案放入/usr/lib或者/lib目錄下
                     編譯： gcc main.c -o main -lmylib

       2、連結時指定庫的目錄，假設庫檔案放在/home/user/lib/下
                      編譯： gcc main.c -o main -L/home/user/lib -lmylib 

       3、修改環境變數     將庫檔案所在目錄/home/user/lib/加入到LIBRARY_PATH         

            執行shell:  export  LIBRARY_PATH=/home/user/lib/:$LIBRARY_PATH                                                                          編譯：gcc main.c -o main -lmylib

三、建立動態庫(2種方法)
       1、  gcc -fpic -c mylib.c  -o mylib.o
              gcc -fpic -c depend.c -o depend.o
              gcc -shared -o libmylib.so mylib.o depend.o 


       2、gcc -fpic -shared mylib.c depend.c -o libmylib.so
  
四、使用動態庫（4種方法）
          假設libmylib.so庫檔案在/home/user/lib/下,以下4種方法：
   
       1、把動態庫放入 /usr/lib或者/lib下，然後執行sudo ldconfig
          編譯：gcc main.c -o main -lmylib
 
       2、修改環境變數 
             export LD_LIBRARY_PATH=/home/user/lib/:$LIBRARY_PATH
             gcc main.c -o main -lmylib ,注意這種方式，不能編譯通過，因為LD_LIBRARY_PATH只和執行時有關，
            所以正確的做法是：

            編譯：gcc main.c -o main -L/home/user/lib -lmylib 

            或者 

             將/home/user/lib加入到LIBRARY_PATH中,然後可以編譯: gcc main.c -o main -lmylib
 
       3、將/home/user/lib/加入到/etc/ld.so.conf中，執行sudo ldconfig
            編譯：gcc main.c -o main -lmylib
 
       4、在編譯時，設定動態庫執行時尋找路徑
            gcc main.c -o main -Wl,-rpath=/home/user/lib ,注意這樣編譯是通不過的，-Wl,-rpath= 指定程式

            在執行時，搜尋動態庫會第一個搜尋這個指定目錄，然後是LD_LIBRARY_PATH，再是/etc/ld.so.conf

            中的路徑。

            正確的做法：
                 編譯：gcc main.c -o main -L/home/user/lib -lmylib -Wl,-rpath=/home/user/lib
 
  結論 ：程式執行時，動態庫搜尋路徑順序：1、編譯時-Wl,rpath=指定的路徑 2、LD_LIBRARY_PATH                                    3、/etc/ld.so.cache，即/etc/ld.so.conf中的路徑。
 
  根據筆者的實踐經驗，筆者推薦使用第4種方法，原因如下：

         1、對於方法1，誠然簡單方便，易於批量部署，但是假如我使用動態庫在目標機器也存在，比如                                        libcurl.so,boost庫，如果我使用的libcurl.so比目標機器上的libcurl.so庫版本高，那麼就等於升

           級了目標機器的libcurl.so庫檔案，雖然Linux約定了動態庫版本相容的規則，但是對於隨意升級

          目標機器上的的庫檔案，有時候會造成一些問題，顯然汙染了系統檔案的純潔。

        2、對方法2和方法3都需要修改配置檔案，比較麻煩，不易於批量部署，而且也容易汙染系統檔案

    的純潔。

         3、方法4的庫檔案路徑可以自己定義，與系統庫檔案隔離了，解決了方法1，2，3存在的問題。
 
 
 

然而在實踐過程中，使用方法4會出現一些莫名其妙的問題。

           比如我的程式依賴這個庫libcurl.so.4.3.0(一個有名的開源庫)，並且放在/home/user/lib下，

           編譯：gcc main.c -o main -L/home/user/lib -lcurl -Wl,-rpath=/home/user/lib
           這種編譯根本通不過，為何？顯然 -lcurl 意思是連結到libcurl.so這個檔案，而我的庫檔案是libcurl.4.3.0，當                然連結不到，無法編譯。

           應該這樣編譯：gcc main.c -o main /home/user/lib/libcurl.so.4.3.0  -Wl,-rpath=/home/user/lib 
           可以編譯通過，但是程式無法執行。

           為什麼會出現這種問題呢？該如何解決呢？請參見下一篇部落格《再談Linux下的動態庫》。

以上內容是筆者在工作中，使用動態庫、靜態庫的個人總結，今作記錄於此，由於筆者的水平有限，出錯在所難免，懇請讀者拍磚指正，謝謝閱讀。