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Linux 库文件详解
一、库文件概述
库文件是预先编译好的方法的集合，它为程序员提供了一种方便的方式来复用代码。在 Linux 系统中，主要有两种类型的库文件：静态库和共享库。
静态库（.a 文件）
使用静态库（通常以 libxx.a 命名）时，可执行程序会包含其所用到的方法。这意味着即使在程序编译完成后删除静态库文件，程序依然可以正常运行。
共享库（.so 文件）
使用共享库（通常以 libxx.so 命名）时，可执行程序并不会包含所用到的方法。在程序执行时，系统才会动态地将所需的库方法链接到程序中。
二、头文件与库文件的位置
头文件
头文件主要用于函数和变量的声明，通常存放在 /usr/include 目录下。例如，在 C 语言中使用标准输入输出函数时，会包含 <stdio.h> 头文件：
#include <stdio.h>
库文件
库文件是头文件中声明的函数和变量的具体实现，一般存放在 /usr/lib 目录下。
三、静态库的生成与使用
生成步骤
- 将
.c文件编译为.o文件
使用gcc编译器的-c选项，该选项表示只进行编译而不进行链接操作。例如，将foo.c编译为foo.o：
gcc -c foo.c
- 将
.o文件打包成静态库
使用ar命令将生成的.o文件打包成静态库。ar是一个用于创建、修改和提取归档文件的工具。crv选项的含义分别是：c表示创建归档文件，r表示将文件插入到归档文件中，v表示显示详细信息。例如，将foo.o打包成libfoo.a：
ar crv libfoo.a foo.o
- 调用静态库进行编译
使用gcc编译器时，通过-L选项指定库文件的搜索路径，-l选项指定要链接的库名（注意：-l后面的库名不需要加lib前缀和.a后缀）。例如：
gcc -o main main.c -L. -lfoo
这里的 -L. 表示在当前目录下搜索库文件，-lfoo 表示链接 libfoo.a 库。
四、共享库的生成与使用
生成步骤
- 将
.c文件编译为.o文件
同样使用gcc -c命令将foo.c编译为foo.o：
gcc -c foo.c
- 将
.o文件转换为共享库
使用gcc编译器的-shared选项表示生成共享库，-fPIC选项用于生成位置无关代码，确保共享库可以在不同的内存地址加载。例如，将foo.o转换为libfoo.so：
gcc -shared -fPIC -o libfoo.so foo.o
- 调用共享库进行编译
编译命令与静态库类似，同样使用-L选项指定库文件的搜索路径，-l选项指定要链接的库名。例如：
gcc -o main main.c -L. -lfoo
- 查看共享库依赖
使用ldd命令可以查看可执行程序依赖的共享库，以及这些库是否可以被找到。例如：
ldd main
如果编译时出现找不到共享库的错误，可以使用 ldd 命令查看缺少哪些库。通常有两种解决方法：
- 将共享库移动到标准库目录：可以将共享库文件移动到
/usr/lib或/lib等标准库目录下。 - 设置环境变量
LD_LIBRARY_PATH：可以通过设置LD_LIBRARY_PATH环境变量来指定额外的库搜索路径。例如，将当前目录添加到库搜索路径：
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.
五、静态库与共享库的区别
编译后内容
- 静态库：程序使用静态库编译后，所用到的库方法会被复制到生成的可执行程序中。因此，直接运行该程序时，不需要再去链接静态库。
- 共享库：程序使用共享库编译链接后，可执行程序只是标记了所用到的库方法，并不包含这些方法的具体代码。在运行程序时，系统会动态地链接所需的库。
优缺点
- 静态库：
- 优点：可执行程序具有独立性，不依赖外部库文件，方便移植。
- 缺点：会增加可执行程序的大小，多个程序使用相同的静态库时，会造成磁盘空间的浪费。
- 共享库：
- 优点：多个程序可以共享同一个共享库，减少磁盘空间的占用；并且在库文件更新时，只需要更新共享库文件，而不需要重新编译所有依赖该库的程序。
- 缺点：程序的运行依赖于系统中是否存在相应的共享库，移植性相对较差。
综上所述，在选择使用静态库还是共享库时，需要根据具体的需求和场景来决定。如果对程序的独立性和移植性要求较高，可以选择静态库；如果注重磁盘空间的利用和库文件的更新维护，共享库则是更好的选择。