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Linux 库开发入门：静态库与动态库的 2 种构建方式 + 5 个编译差异 + 3 个加载技巧，新手速看

news 2025/9/15 6:34:56

文章目录

一、静态库与动态库是否具备可执行（x）权限
- 1、静态库无 “x” 权限
- 2、动态库有 “x” 权限
二、动静态库在代码编译链接中的作用
- 1、同时使用动态库和静态库
- 2、静态库
- - （1）编译前删除
  - （2）编译后删除
  - （3）总结
- 3、动态库
- - （1）删除动态库
  - （2）总结
三、程序加载
- 1、动态库的加载
- 2、程序没有加载前的地址
- 3、程序加载后的地址
- 4、程序加载与指令执行的流程
- 5、动态库的地址
四、总结

💻作者简介：曾与你一样迷茫，现以经验助你入门 Linux。
💡个人主页：@笑口常开xpr 的个人主页
📚系列专栏：Linux 探索之旅：从命令行到系统内核
✨代码趣语：静态库像打包食材，全拌菜里；动态库像现用调料，没它没味，得有权限。
💪代码千行，始于坚持，每日敲码，进阶编程之路。
📦gitee 链接：gitee

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在 Linux 开发中，不少开发者会用静态库（.a）和动态库（.so），却不懂底层细节：为什么静态库不用 x 权限、动态库必须有？为啥删静态库程序能跑、删动态库就崩溃？程序从磁盘到内存运行，地址转换和库加载是怎么回事？本文从权限差异切入，结合实例拆解静动态库的编译依赖，再讲透程序加载的虚实地址转换、MMU 工作等机制，帮你理清这些模糊点，理解库与程序的底层关联。

一、静态库与动态库是否具备可执行（x）权限

1、静态库无 “x” 权限

静态库的核心作用，是提供编译后的二进制代码片段（而非源代码），供编译链接阶段使用。在生成可执行程序时，编译器会将静态库中所需的代码完整拷贝到最终的可执行文件中 - - - 一旦编译完成，可执行程序就已包含静态库的全部必要功能，后续运行时不再依赖原静态库，也无需将静态库加载到内存。
由于静态库仅作为 “代码片段的容器” 参与编译，不直接参与运行执行，因此不需要具备可执行（x）权限。
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2、动态库有 “x” 权限

动态库采用 “运行时关联” 的机制：编译阶段仅会在可执行程序中记录 “需要调用动态库” 的关联信息，不会将动态库的代码拷贝到可执行文件中。当可执行程序启动运行时，系统需要将对应的动态库加载到内存中，可执行程序会在运行过程中动态从内存中的动态库调用所需功能。
由于动态库需要被系统加载后直接执行其内部的代码逻辑，为了确保系统能正常读取并运行其指令，动态库必须具备可执行（x）权限。
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二、动静态库在代码编译链接中的作用

1、同时使用动态库和静态库

#include "mymath.h"
#include "mylog.h"
#include "myprint.h"int main()
{//静态库int n = div(10,0);printf("10/0=%d,errno=%d\n",n,myerrno);//动态库Print();Log("hello log function");return 0;
}

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2、静态库

（1）编译前删除

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（2）编译后删除

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（3）总结

静态库和程序编译有关，删除静态库后程序无法编译，编译完成后，静态库与可执行程序的执行没有关系。

3、动态库

（1）删除动态库

删除之前
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删除之后

删除后，即使可执行程序存在，程序也无法执行，说明动态库和可执行程序的执行有关。

（2）总结

常见的动态库被所有的可执行程序（动态链接的），都要使用动态库，动态库也是共享库。动态库在进程运行的时候，是要被加载的。所以，动态库在系统中被加载之后，会被所有进程共享。

三、程序加载

1、动态库的加载

动态库也是文件，建立映射，从此往后，执行的任何代码，都是在进程地址空间中运行。

事实：系统中，一定会存在多个动态库，操作系统会管理起来，即先描述，再组织。系统中，所有库的加载情况，操作系统非常清楚。
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2、程序没有加载前的地址

程序编译好之后，形成可执行程序后，内部有地址，代码在编译时就会形成地址，不需要函数名，可执行程序在没有被加载到内存时，已经被分成了很多段。
实际上，可执行程序内部的编址为平坦模式，磁盘上的可执行程序内部编址顺序的排布问题和加载到内存的规则基本是一致的。编译器也要考虑操作系统，编译器需要考虑可执行程序在内存中的加载。可执行程序中的地址是虚拟地址，也被称为逻辑地址，即磁盘当中形成的地址。
CPU 当中有指令集，CPU 不会将指令集当做数据处理，被分为了经典指令集和复杂指令集。

3、程序加载后的地址

可执行程序加载到内存时会占据物理内存。每一条指令都有对应的物理地址以及加载到内存之前的逻辑地址。
entry - - - 可执行程序入口地址，可执行程序在没有加载到内存之前，没有物理地址。入口地址对应逻辑地址。寄存器当中有 EIP/PC 指针。
CPU 内读取的指令，内部可能有数据，可能也有虚拟地址。如果地址不存在，会出现缺页中断。整个操作系统的 CPU 识别的都是虚拟地址。

4、程序加载与指令执行的流程

程序编译 / 链接 → 生成
编译器将源代码编译为 “目标文件”，为每个指令、变量分配虚拟地址。链接器将多个目标文件合并为可执行程序，最终确定所有指令和数据的最终虚拟地址。此时程序还未加载到内存，只有 “虚拟地址”，没有任何物理地址。
程序加载 → 操作系统分配物理内存 + 初始化页表

当用户执行程序时，操作系统会做如下的工作：

（1）创建进程与虚拟地址空间：为该程序创建独立进程，分配一套完整的虚拟地址空间。
（2）分配物理内存页：OS 从空闲物理内存中，为程序的指令、数据分配若干 “物理页”。
（3）初始化页表：OS 在内存中为该进程创建 “页表”，并填写映射关系。

先有虚拟地址，再分配物理地址，最后初始化页表。页表的本质是记录虚拟地址到物理地址的映射，没有虚拟地址，页表就没有映射的对象。

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CPU 执行指令 → MMU 完成地址转换
当程序开始运行（CPU 执行第一条指令），流程如下：
（1）CPU 从程序计数器（PC）中读取第一条指令的虚拟地址。
（2）CPU 将该虚拟地址发送给内置的 MMU。
（3）MMU 查询该进程的页表，找到对应的物理地址。
（4）MMU 将物理地址发送给内存控制器，内存控制器从该物理地址中读取指令数据，返回给 CPU。
（5）CPU 解码并执行这条指令，随后 PC 自动指向下一条指令的虚拟地址，重复上述步骤。
按需加载与地址映射
现代操作系统会采用 “按需分页” 策略：加载程序时，不会把所有指令/数据都加载到物理内存，而是只加载 “当前需要执行的页”；当 CPU 访问的虚拟地址对应的物理页未加载到内存时（触发 “缺页异常”），OS 会临时从磁盘加载该页到物理内存，并更新页表，之后再恢复指令执行。