Linux 中的静态库和动态库简介及生成过程示例

在实际的软件开发项目中，不是每一行代码都需要我们亲自写。在我们的软件产品中，有一些代码(尤其是函数)的出现频率很高，它们可以被当作公共代码来反复使用。为了避免重复劳动，我们就把这些公共代码编译为库文件，供需要的程序调用。在Linux中，库分为静态库和动态库两种。

本文对静态库和动态库进行了详细的介绍，并用实际的C代码演示了这两种库的生成过程。

一、静态库和动态库简介

众所周知，程序一般需要经过预处理、编译、汇编和链接这几个步骤才能变成可执行的程序。在实际的软件开发中，对于一些需要被许多模块反复使用的公共代码，我们就将它们编译为库文件。

库是一种可执行代码的二进制形式，可以被操作系统载入内存执行。Linux支持的库分为静态库和动态库，动态库又称共享库。一般说来，Linux中的一些重要的库是存放在lib目录下的。

静态库文件的后缀为.a，在Linux下一般命名为libxxx.a。在链接步骤中，连接器将从静态库文件中取得所需的代码，复制到生成的可执行文件中。因此，整个库中的所有函数都被编译进了目标代码中。

动态库文件的后缀为.so，在Linux下一般命名为libxxx.so。相对于静态库，动态库在编译的时候并没有被编译进目标代码中，而是程序执行到相关函数时才调用库中对应的函数。

可以看到，静态库的优点是编译后的执行程序不需要外部的函数库支持，缺点是如果静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译；而动态库在多个应用程序都要使用同一函数库的时候就非常适合，但前提是程序的运行环境中必须提供相应的库。不管是静态库，还是动态库，都是由*.o目标文件生成的。

二、静态库生成示例

1.单个文件生成静态库示例

我们编写如下简单的三个程序文件：、和main.c，在main.c中要调用中实现的函数test。文件内容：

文件内容：

main.c文件内容：

将此三个文件上传到Linux机器上，编译生成静态库文件，之后调用库文件的整个过程如下所示：

我们可以看到，生成库文件的命令是“ar -r lib ”，而将静态库文件编译进代码的命令是“gcc -o test main.c lib”。

这样生成了静态库文件lib之后，如果还有其他程序要调用中实现的函数，只需要将和lib拷贝到对应的代码工程中，然后执行类似“gcc -o test main.c lib”这样的命令即可。

2.多个文件生成静态库示例

我们编写如下简单的五个程序文件：、、、和main.c，在main.c中要调用、、中实现的函数test_1、test_2、test_3。

文件内容：

文件内容：

文件内容：

文件内容：

main.c文件内容：

将此五个文件上传到Linux机器上，编译生成静态库文件，之后调用库文件的整个过程如下所示：

我们可以看到，生成静态库文件的命令是“ar -r lib ”，而将静态库文件编译进代码的命令是“gcc -o test main.c lib”。

这样生成了静态库文件lib之后，如果还有其他程序要调用、、中实现的函数，只需要将和lib拷贝到对应的代码工程中，然后执行类似“gcc -o test main.c lib”这样的命令即可。

三、动态库生成示例

1.单个文件生成动态库示例

我们编写如下简单的三个程序文件：so_、和，在中要调用中实现的函数test_a。so_文件内容：

文件内容：

文件内容：

将此三个文件上传到Linux机器上，编译生成动态库文件，之后调用库文件的整个过程如下所示：

注意，“./test”命令执行成功的前提是在环境变量中添加了.so文件所在的路径，这个路径可以在“.bash_profile”文件的“LD_LIBRARY_PATH”变量的值中添加。

我们可以看到，生成动态库文件的命令是“gcc -fPIC -shared -o lib”，而将动态库文件编译进代码的命令是“gcc -L. -ltest -o test”(-L.表示当前路径)。

这样生成了动态库文件lib之后，如果还有其他程序要调用中实现的函数，只需要将so_和lib拷贝到对应的代码工程中，然后执行类似“gcc -L. -ltest -o test”这样的命令即可(前提是lib所在的路径在环境变量中设置正确)。

2.多个文件生成动态库示例

我们编写如下简单的五个程序文件：so_、、、和，在中要调用、、中实现的函数test_a、test_b、test_c。

so_文件内容：

文件内容：

文件内容：

文件内容：

将此五个文件上传到Linux机器上，编译生成动态库文件，之后调用库文件的整个过程如下所示：

注意，“./test”命令执行成功的前提仍然是在环境变量中添加了.so文件所在的路径，这个路径可以在“.bash_profile”文件的“LD_LIBRARY_PATH”变量的值中添加。

我们可以看到，多个文件生成动态库文件的命令是“gcc -fPIC -shared -o lib”，而将动态库文件编译进代码的命令是“gcc -L. -ltest -o test”(-L.表示当前路径)。

这样生成了动态库文件lib之后，如果还有其他程序要调用、、中实现的函数，只需要将so_和lib拷贝到对应的代码工程中，然后执行类似“gcc -L. -ltest -o test”这样的命令即可(前提是lib所在的路径在环境变量中设置正确)。

四、总结

有关生成静态库和动态库的命令，说明如下：

第一，在本文中，我们使用的生成静态库的命令形如“ar -r ”，其中，-r是replace的意思，表示如果当前插入的模块名已经在库中存在，则替换同名的模块。我们也可以用形如“ar -cr ”的命令来生成静态库，其中-c是create的意思，表示生成。

第二，在本文中，我们使用的生成动态库文件的命令形如“gcc -fPIC -shared -o lib”，其中，fPIC表示编译为位置独立的代码，shared表示生成的库为共享库。将动态库文件编译进代码的命令是“gcc -L. -ltest -o test”，-L指定库查找的位置(注意L后面还有'.')，表示在当前目录下查找(如果在当前目录下的lib目录下查找，可以写成-L./lib)；-l则指定函数库名，其中的lib和.so省略(如这里的lib就简写为test)。

第三，使用ldd命令可以查看一个可执行程序依赖的共享库，该命令的使用示例如下所示：

可以看到，可执行文件test依赖于四个共享库，其中lib位于当前用户的lib目录下。