一、理解静态库和动态库

1.1 库的分类

根据链接时期的不同，库又有静态库和动态库之分。
静态库是在链接阶段被链接的（好像是废话，但事实就是这样），所以生成的可执行文件就不受库的影响了，即使库被删除了，程序依然可以成功运行。
有别于静态库，动态库的链接是在程序执行的时候被链接的。所以，即使程序编译完，库仍须保留在系统上，以供程序运行时调用。（TODO：链接动态库时链接阶段到底做了什么）

1.2 静态库和动态库的比较

链接静态库其实从某种意义上来说也是一种粘贴复制，只不过它操作的对象是目标代码而不是源码而已。因为静态库被链接后库就直接嵌入可执行文件中了，这样就带来了两个问题。

首先就是系统空间被浪费了。这是显而易见的，想象一下，如果多个程序链接了同一个库，则每一个生成的可执行文件就都会有一个库的副本，必然会浪费系统空间。

再者，人非圣贤，即使是精心调试的库，也难免会有错。一旦发现了库中有bug，挽救起来就比较麻烦了。必须一一把链接该库的程序找出来，然后重新编译。

而动态库的出现正弥补了静态库的以上弊端。因为动态库是在程序运行时被链接的，所以磁盘上只须保留一份副本，因此节约了磁盘空间。如果发现了bug或要升级也很简单，只要用新的库把原来的替换掉就行了。

那么，是不是静态库就一无是处了呢？

答曰：非也非也。不是有句话么：存在即是合理。静态库既然没有湮没在滔滔的历史长河中，就必然有它的用武之地。想象一下这样的情况：如果你用libpcap库编了一个程序，要给被人运行，而他的系统上没有装pcap库，该怎么解决呢？最简单的办法就是编译该程序时把所有要链接的库都链接它们的静态库，这样，就可以在别人的系统上直接运行该程序了。

所谓有得必有失，正因为动态库在程序运行时被链接，故程序的运行速度和链接静态库的版本相比必然会打折扣。然而瑕不掩瑜，动态库的不足相对于它带来的好处在现今硬件下简直是微不足道的，所以链接程序在链接时一般是优先链接动态库的，除非用-static参数指定链接静态库。

二、仿写练习

2.1 文件准备

创建文件夹test1，进入并写入以下几个程序
A1.c

#include <stdio.h>
void print1(int arg){
	printf("A1 print arg:%d\n",arg);
}

A2.c

#include <stdio.h>
void print2(char *arg){
printf("A2 printf arg:%s\n", arg);
}

A.h

#ifndef A_H
#define A_H
void print1(int);
void print2(char *);
#endif

test.c

#include <stdlib.h>
#include "A.h"
int main()
{
	print1(1);
	print2("test");
	exit(0);
}

2.2静态库的生成和编译

• 生成静态库文件 ar crv libafile.a A1.o A2.o
  
• 使用静态库文件libafile.a 编译生成程序gcc -o test test.c libafile.a
  

2.3 动态库的生成和编译

• 生成对象文件（添加命令"-fpic"，否则在生成.so文件时会出错）gcc -c -fpic A1.c A2.c
• 生成动态库.so文件 gcc -shared *.o -o libsofile.so
• 使用.so文件，创建可执行程序gcc -o test test.c libsofile.so，执行./test发现报错
  
• 使用ldd命令查看，发现找不到对应的libsofile.so文件，报错信息如下。百度可查得这是由于linux 自身系统设定的相应的设置的原因，即其只在/lib and /usr/lib 下搜索对应的.so 文件，故需将对应so 文件拷贝到对应路径。

$ ldd test
	linux-vdso.so.1 (0x00007ffec186c000)
	libsofile.so => not found
	libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007efe2dbac000)
	/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007efe2dde3000)
$

执行拷贝命令sudo cp libsofile.so /usr/lib，再次执行目标文件可以成功。

三、实践练习

3.1 题目要求

• 在第一次作业的程序代码基础进行改编，除了x2x函数之外，再扩展写一个x2y函数（功能自定），main函数代码将调用x2x和x2y ；将这3个函数分别写成单独的3个 .c文件，并用gcc分别编译为3个.o 目标文件；将x2x、x2y目标文件用 ar工具生成1个 .a 静态库文件, 然后用 gcc将 main函数的目标文件与此静态库文件进行链接，生成最终的可执行程序，记录文件的大小。
• 将x2x、x2y目标文件用 ar工具生成1个 .so 动态库文件, 然后用 gcc将 main函数的目标文件与此动态库文件进行链接，生成最终的可执行程序，记录文件的大小，并与之前做对比。

3.2 文件准备

具体文件请访问仓库地址
增加sub2.c文件,包含x2y函数

#include "sub2.h"
#include <stdio.h>
void x2y(void)
{
    printf ("Hello GCC World\n");
}

增加sub2.h头文件

#ifndef _SUB2_H_
#define _SUB2_H_

void x2y();

#endif

3.3 静态库编译

• 生成.o的目标文件gcc -c sub1.c sub2.c
• 利用.o的目标文件，生成静态库文件 ar crv libsubfile.a sub1.o sub2.o
  
• 使用静态库文件libafile.a 编译生成程序gcc -o main1 main1.c libsubfile.a
  
• 使用size命令查看编译生成的目标大小

$ size main1
   text	   data	    bss	    dec	    hex	filename
   1856	    608	      8	   2472	    9a8	main1

3.4 动态库编译

• 生成对象文件（添加命令"-fpic"，否则在生成.so文件时会出错）gcc -c -fpic sub1.c sub2.c

• 生成动态库.so文件 gcc -shared *.o -o libsubfile.so
  

• 使用.so文件，创建可执行程序gcc -o main2 main1.c libsubfile.so，执行./main2发现报错
  

• 使用ldd命令查看，发现找不到对应的libsubfile.so文件，报错信息如下。执行拷贝命令sudo cp libsubfile.so /usr/lib，再次执行目标文件可以成功。

$ ldd main2
	linux-vdso.so.1 (0x00007ffe5c518000)
	libsubfile.so => not found
	libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fbbd7d03000)
	/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fbbd7f3a000)

• 使用size命令查看目标文件大小。通过比较可知静态库生成的文件略大于动态库生成的文件，可能是因为.c文件太小，对比不够明显

$ size main2
   text	   data	    bss	    dec	    hex	filename
   1795	    632	      8	   2435	    983	main2

四、总结

库是写好的现有的，成熟的，可以复用的代码。现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库，不可能每个人的代码都从零开始，因此库的存在意义非同寻常。

借鉴材料

1、Linux下库文件的使用
2、gcc编译工具生成动态库和静态库之一----介绍
3、Linux下GCC生成静态库和动态库过程详解
4、C++静态库与动态库