gcc的静态库和动态库创建和使用

静态编译的写法：  

                 gcc -o test -static test.c

库有动态与静态两种，动态通常用.so为后缀，静态用.a为后缀。 例如：libtest.so libtest.a。为了在同一系统中使用不同版本的库，可以在库文件名后加上版本号为后缀，但由于程序连接默认以.so为文件后缀名。所以为了使用这些库，通常使用建立符号连接的方式。如：

　　ln -s libtest.so.1.0 hello.so.1

　　ln -s libtest.so.1 hello.so 下面对比一下两者：

　　静态链接库：当要使用时，连接器会找出程序所需的函数，然后将它们拷贝到执行文件，由于这种拷贝是完整的，所以一旦连接成功，静态程序库也就不再需要了。

　　动态库而言：某个程序在运行中要调用某个动态链接库函数的时候，操作系统首先会查看所有正在运行的程序，看在内存里是否已有此库函数的拷贝了。如果有，则让其共享那一个拷贝;只有没有才链接载入。在程序运行的时候，被调用的动态链接库函数被安置在内存的某个地方，所有调用它的程序将指向这个代码段。因此，这些代码必须使用相对地址，而不是绝对地址。在编译的时候，我们需要告诉编译器，这些对象文件是用来做动态链接库的，所以要用地址不无关代码(Position Independent Code (PIC))。注意：linux下进行连接的缺省操作是首先连接动态库，也就是说，如果同时存在静态和动态库，不特别指定的话，将与动态库相连接。

在Linux上，静态程序库会有类似libname.a 这样的名称；而共享程序库则称为libname.so .x.y.z ， 此处的x.y.z 是指版本序号的样式 
静态库文件（.a）

  比如静态数学库libm.a、静态C++库libstdc++.a等，编译静态程序时会连接它们。 

动态库文件（.so、.s0[0-9]*）

  比如动态数学库lim.so、动态C++库libstdc++.so等。编译动态程序时会用到这些文件，但是不会连接它们，运行时才连接。

你可以用ldd （List Dynamic Dependencies）来查出某支程序需要哪些共享程序库。

$ ldd /usr/bin/lynx

     libncurses.so.1 => /usr/lib/libncurses.so.1.9.6
     libc.so.5 => /lib/libc.so.5.2.18 

编译时默认搜索库文件的路径是

就a.out而言，以-lfoo 参数来连结，会驱使ld去寻找libfoo.so （shared stubs）；如果没有成功，就会换成寻找libfoo.a （static）。 

就ELF而言，先找libfoo.so ，然后是libfoo.a 。libfoo.so 通常是一个连结符号，连结至libfoo.so.x 。

ld可能不会自动加载 libfoo.so.x，需要使用 libfoo.so的链接来指定。   

Linux 系统上有两类根本不同的 Linux 可执行程序。

第一类是静态链接的可执行程序。静态可执行程序包含执行所需的所有函数 — 换句话说，它们是“完整的”。因为这一原因，静态可执行程序不依赖任何外部库就可以运行。

第二类是动态链接的可执行程序。静态可执行程序与动态可执行程序比较

我们可以用 ldd 命令来确定某一特定可执行程序是否为静态链接的：

        //这一前提只适用于用gcc编译的情况吧
　　# ldd /sbin/sln
　　not a dynamic executable
　　“not a dynamic executable”是 ldd 说明 sln 是静态链接的一种方式。现在，让我们比较 sln 与其非静态同类 ln 的大小：
　　# ls -l /bin/ln /sbin/sln
　　-rwxr-xr-x    1 root     root        23000 Jan 14 00:36 /bin/ln
　　-rwxr-xr-x    1 root     root       381072 Jan 14 00:31 /sbin/sln
　　sln 的大小超过 ln 十倍。ln 比 sln 小这么多是因为它是动态可执行程序。动态可执行程序是不完整的程序，它依靠外部共享库来提供运行所需的许多函数。

　　动态链接相关性

　　要查看 ln 依赖的所有共享库的列表，可以使用 ldd 命令：//前提是因为ln为动态链接的可执行程序
　　# ldd /bin/ln
　　libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x40021000)
　　/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)

　　ln 依赖外部共享库 libc.so.6 和 ld-linux.so.2。通常，动态链接的程序比其静态链接的等价程序小得多。不过，静态链接的程序可以在某些低级维护任务中发挥作用。例如，sln 是修改位于 /lib 中的不同库符号链接的极佳工具。但通常您会发现几乎所有 Linux 系统上的可执行程序都是某种动态链接的变体。

　　动态装入器

　　那么，如果动态可执行程序不包含运行所需的所有函数，Linux 的哪部分负责将这些程序和所有必需的共享库一起装入，以使它们能正确执行呢？答案是动态装入器（dynamic loader），它实际上是您在 ln 的 ldd 清单中看到的作为共享库相关性列出的ld-linux.so.2 库。动态装入器负责装入动态链接的可执行程序运行所需的共享库。现在，让我们迅速查看一下动态装入器如何在系统上找到适当的共享库。

　　ld.so.conf

　　动态装入器找到共享库要依靠两个文件 — /etc/ld.so.conf 和 /etc/ld.so.cache。如果您对 /etc/ld.so.conf 文件进行 cat 操作，您可能会看到一个与下面类似的清单：

　　$ cat /etc/ld.so.conf

　　/usr/X11R6/lib

　　/usr/lib/gcc-lib/i686-pc-linux-gnu/2.95.3

　　/usr/lib/mozilla

　　/usr/lib/qt-x11-2.3.1/lib

　　/usr/local/lib

　　ld.so.conf 文件包含一个所有目录（/lib 和 /usr/lib 除外，它们会自动包含在其中）的清单，动态装入器将在其中查找共享库。

　　ld.so.cache

　　但是在动态装入器能“看到”这一信息之前，必须将它转换到 ld.so.cache 文件中。可以通过运行 ldconfig 命令做到这一点：

　　# ldconfig

　　当 ldconfig 操作结束时，您会有一个最新的 /etc/ld.so.cache 文件，它反映您对 /etc/ld.so.conf 所做的更改。从这一刻起，动态装入器在寻找共享库时会查看您在 /etc/ld.so.conf 中指定的所有新目录。 

　　ldconfig 技巧

　　要查看 ldconfig 可以“看到”的所有共享库，请输入： 

　　# ldconfig -p | less

　　还有另一个方便的技巧可以用来配置共享库路径。有时候您希望告诉动态装入器在尝试任何 /etc/ld.so.conf 路径以前先尝试使用特定目录中的共享库。在您运行的较旧的应用程序不能与当前安装的库版本一起工作的情况下，这会比较方便。

　　LD_LIBRARY_PATH

　　要指示动态装入器首先检查某个目录，请将 LD_LIBRARY_PATH 变量设置成您希望搜索的目录。多个路径之间用逗号分隔；例如：

　　# export LD_LIBRARY_PATH="/usr/lib/old:/opt/lib"

　　导出 LD_LIBRARY_PATH 后，如有可能，所有从当前 shell 启动的可执行程序都将使用 /usr/lib/old 或 /opt/lib 中的库，如果仍不能满足一些共享库相关性要求，则转回到 /etc/ld.so.conf 中指定的库。

gcc创建和使用静态库、动态库

        下面以工程libtest为例说明gcc创建和使用静态库、动态库的过程，libtest目录结构和内容如图1所示，其中三个文件hello.h，hello.c和main.c的内容如下。

libtest/include/hello.h

#ifdef _HELLO_H_  
#define _HELLO_H_  
  
void hello();  
  
#endif  

libtest/lib/hello.c

#include "hello.h"  
#include <stdio.h>  
void hello()  
{  
    printf("hello world!\n");  
}  

libtest/src/main.c

#include "hello.h"  
int main()  
{  
    hello();  
}  

静态库过程如下：

（1）进入libtest/lib目录，执行命令：

       gcc -c -I ../include hello.c

       该命令生成目标文件hello.o，注意：参数-I添加头文件搜索目录，这里因为hello.c中有#include “hello.h”，hello.h在libtest/include目录中，这里需要指定该目录通知gcc，否则出现错误提示“找不到头文件hello.h”。

       这一步将在libtest/lib目录中生成一个hello.o文件。

（2）在libtest/lib目录，执行命令：

       ar rc libhello.ahello.o

       该命令将hello.o添加到静态库文件libhello.a，ar命令就是用来创建、修改库的，也可以从库中提出单个模块，参数r表示在库中插入或者替换模块，c表示创建一个库，关于ar命令的详细使用规则可以参考文章http://blog.csdn.net/xuhongning/article/details/6365200。

这一步将在libtest/lib目录中生成一个libhello.a文件。

（3）进入libtest/src目录，执行命令：

       gcc main.c -I ../include -L ../lib -lhello -o main

       该命令将编译main.c并链接静态库文件libhello.a生成可执行文件main，注意：参数-L添加库文件搜索目录，因为libhello.a在libtest/lib目录中，这里需要指定该目录通知gcc，参数-l指定链接的库文件名称，名称不用写全名libhello.a，只用写hello即可。

       这一步将在libtest/src目录中生成可执行文件main。

动态库过程如下：

（1）      进入libtest/lib目录，执行命令：

       gcc hello.c -I ../include -fPIC -shared -o libhello.so

       这一步将在当前目录生成动态库文件libhello.so，参数-fPIC -shared固定格式，不用纠结他们什么意思。

（2）      进入libtest/src目录，执行命令：

       gcc main.c -I ../include -L ../lib -lhello -o main

       此时在当前目录中已经生成了可执行文件main，执行./main时却提示错误：

       ./main: error while loading shared libraries: libhello.so: cannotopen shared object file: No such file or directory

也就是找不到动态库文件libhello.so，在网上找了答案说如果遇到这样的问题需要设置环境变量LD_LIBRARY_PATH，如下：

       export LD_LIBRARY_PATH=”../lib”

       gcc main.c -I ../include -L ../lib -lhello -o main

       然后再执行./main就没有错误了。

【补充】

       环境变量LD_LIBRARY_PATH指示动态连接器可以装载动态库的路径，在链接动态库文件前设置该变量为库文件所在路径，注意：用export LD_LIBRARY_PATH=”…”方式只是临时生效的，如果要永久有效可以写入~/.bashrc文件中，跟修改PATH类似，exportLD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:”…”。

       当然如果有root权限的话，也可以修改/etc/ld.so.conf文件，将要添加的动态库搜索路径写入该文件中，然后调用/sbin/ldconfig来达到同样的目的。