【库函数】Linux下动态库.so和静态库.a的生成和使用

🌞1. Linux下静态库和动态库的基本概念

库（Library）是一组预先编写好的程序代码，它们被打包在一起以供其他程序使用，从而避免了重复编写相同的代码。库可以分为静态库和动态库两种类型：

静态库

• 作用：在程序编译的时候,将库编译进可执行程序中, 运行的时候不需要外部函数库
• 目录：默认库目录 /lib 或 /usr/lib 或 /usr/local/lib
• 后缀：libxxx.a
• 命名规范：静态库的名字一般为libxxxx.a，其中 xxxx 是该lib的名称

动态库

• 作用：在程序运行的时候,将库加载到程序中,运行的时候需要外部函数库
• 目录：默认的动态库搜索路径/lib；/usr/lib
• 后缀：libxxx.so
• 命名规范：动态库的名字一般为libxxxx.so.major.minor，xxxx 是该lib的名称，major是主版本号，minor是副版本号

使用库的主要目的是：

1. 提高代码的重用性和可维护性
2. 减少开发人员的工作量
3. 并使程序更加模块化和易于扩展

常见的库包括：

1. 标准库（如C标准库和C++标准库）
2. 第三方库（如图形界面库、数据库访问库、网络通信库等）
3. 自定义的库（根据项目需求编写的特定功能的库）

对.h头文件的理解    传送门：【头文件】对.h文件的理解-CSDN博客

🌞2. 动态库

🌊2.1 动态库如何生成

下面通过一个小栗子介绍如何生成一个动态库。

1. 一个头文件：  so_test.h
2. 头文件接口实现的三个c文件：so_test_a.c  so_test_b.c  so_test_c.c
3. 我们将这几个文件编译成一个动态库：libtest.so

🌍2.1.1 文件详情

我在路径/root/host/my_program/asoc/include下创建四个文件

一个头文件：

vi so_test.h

#ifndef SO_TEST_H
#define SO_TEST_H
 
int addTwoiNum(int a, int b);
int subTwoiNum(int a, int b);
int mulTwoiNum(int a, int b);
 
#endif

三个.c文件：

vi so_test_a.c

#include "so_test.h"
#include <stdio.h>
 
int addTwoiNum(int a, int b) {
    return a + b;
}

vi  so_test_b.c

#include "so_test.h"
#include <stdio.h>
 
int subTwoiNum(int a, int b) {
    return a - b;
}

vi so_test_c.c

#include "so_test.h"
#include <stdio.h>
 
int mulTwoiNum(int a, int b) {
    return a * b;
}

🌍2.1.2 编译生成动态库

给文件附上权限：

chmod 777 so_test_a.c so_test_b.c so_test_c.c so_test.h

接下来，我们将编译这些文件成一个动态库。

在Linux系统中可以使用gcc来完成这个任务。

gcc -c -Wall -Werror -fpic so_test_a.c  so_test_b.c  so_test_c.c
gcc -shared -o libtest.so so_test_a.o so_test_b.o so_test_c.o

第一行命令 ：

• -c 选项告诉编译器只编译源文件，而不进行链接。
• -fpic 选项用于生成与位置无关的代码，这是动态链接库所必需的。

第二行命令：

• 使用 -shared 选项将目标文件链接成一个共享对象（动态库） libtest.so。

现在，会得到一个名为 libtest.so 的动态库文件。

🌊2.2 动态库如何使用

前面已经成功生成了一个动态链接库libtest.so，下面通过一个程序来调用这个库里的函数。

比如程序的源文件为：main.c【我创建的目录是/root/host/my_program/asoc/my_program】

#include <stdio.h>
#include "so_test.h"
 
int main() {
    int result_a, result_b, result_c;
    int x = 10, y = 5;
 
    // 调用动态库中的函数
    result_a = addTwoiNum(x, y);
    result_b = subTwoiNum(x, y);
    result_c = mulTwoiNum(x, y);
 
    // 打印结果
    printf("Result of add: %d\n", result_a);
    printf("Result of sub: %d\n", result_b);
    printf("Result of mul: %d\n", result_c);
 
    return 0;
}

现在需要链接 libtest.so 到源文件。

下面是编译模板：

gcc -o main main.c -I/path/to/include -L/path/to/lib -ltest

模板参数说明：

• -o main：指定输出文件的名称为 main。
• main.c：您的源文件。
• -I/path/to/include：指定要搜索头文件的路径。
• -L/path/to/lib：指定要搜索库文件的路径。
• -ltest：指定要链接的库文件名称。这里假设动态库文件名为 libtest.so。

请将 /path/to/include 和 /path/to/lib 替换为实际的路径。

🌍2.2.1 案例

【案例】如果头文件路径是 /root/host/my_program/asoc/include/so_test.h，动态库文件路径是 /root/host/my_program/asoc/include/libtest.so，可以这样编译 main.c 文件：

gcc -o main main.c -I/root/host/my_program/asoc/include -L/root/host/my_program/asoc/include -ltest

在这个命令中：

• -o main：指定输出文件的名称为 main。
• main.c：源文件。
• -I/root/host/my_program/asoc/include：指定要搜索头文件的路径。
• -L/root/host/my_program/asoc/include：指定要搜索库文件的路径。
• -ltest：指定要链接的库文件名称。

链接完成会生成一个 main 的可执行文件，这个可执行文件到底有没有成功链接到动态链接库呢？

可以使用下面的命令来查看：

ldd main

这里说明虽然我们已经使用 -L 选项指定了库文件的搜索路径，但是系统加载器在搜索动态库时还是会按照默认的路径 /lib  或者 /usr/lib 的路径进行搜索，因此即使编译成功，但运行时仍找不到动态库。

要解决这个问题，可以尝试设置 LD_LIBRARY_PATH 环境变量来指定动态库的搜索路径。例如我的动态库.so是在路径/root/host/my_program/asoc/include下，则使用命令：

LD_LIBRARY_PATH=/root/host/my_program/asoc/include ./main

这样运行时就能够找到动态库 libtest.so+运行成功！

🌍2.2.2 动态库错误记录

这个错误是在动态库执行的时候经常会遇到，说找不到这个.so文件，如果放在/lib或者/usr/lib下，那么默认就能找到。如果放在其他目录下，有 3 种解决方案：

1. 将.so 文件拷贝到 /usr/lib/文件夹下面
2. 添加PATH环境变量【前面的案例就是使用这个解决】
   export LD_LIBRARY_PATH=<动态库所在的绝对路径>
3. 修改配置脚本
   将动态库所在的路径加到  /etc/ld.so.conf 文件里

vim /etc/ld.so.conf

1. 添加后刷新

/sbin/ldconfig

🌞3. 静态库

🌊3.1 静态库如何生成

下面通过一个小栗子介绍如何生成一个静态库。

1. 一个头文件：  vi staticlib.h
2. 头文件接口实现的三个c文件：staticlib.c
3. 我们将这几个文件编译成一个静态库：libstatic.a

🌍3.1.1 文件详情

我在路径/root/host/my_program/asoc/include下创建下面的文件

vi staticlib.h

#ifndef __STATICLIB_H
#define __STATICLIB_H
 
int hello();
 
#endif

vi staticlib.c

#include "staticlib.h"
#include <stdio.h>
 
int hello(){
    printf("hello,this is static lib\n");  
    return 0;
}

🌍3.1.2 编译生成动态库

给文件附上权限：

chmod 777 staticlib.h staticlib.c

使用编译器将 staticlib.c 编译成目标文件（.o 文件）：

gcc -c staticlib.c -o staticlib.o

使用 ar 命令将目标文件打包成静态库文件 libstatic.a：

ar rcs libstatic.a staticlib.o

这样就生成了名为 libstatic.a 的静态库文件，其中包含了 staticlib.o 的内容。

🌊3.2 静态库如何使用

前面已经成功生成了一个动态链接库libtest.so，下面通过一个程序来调用这个库里的函数。

比如程序的源文件为：test.c【我创建的目录是/root/host/my_program/asoc/my_program】

内容如下：

#include <stdio.h>
#include "staticlib.h"
 
int main() {
    printf("Calling hello() function...\n");
    hello();
    return 0;
}

接下来，需要编译 main.c 并链接静态库 libstatic.a。

gcc test.c -o test -I/root/host/my_program/asoc/include/ -L/root/host/my_program/asoc/include/ -lstatic

参数说明：

• -L 参数指定了编译器搜索库文件的路径
• -lstatic 指定了要链接的静态库名字（注意，lib 前缀和 .a 扩展名都不需要在此处指定）

然后运行可执行文件 test：

./test

说明静态库链接成功！