一、为什么要使用库文件
我们在实际编程中肯定会遇到这种情况：有几个项目里有一些函数模块的功能相同，实现代码也相同，也是我们所说的重复代码。比如，很多项目里都有一个用户验证的功能。
代码段如下：
//UserLogin.h文件，提供函数声明
int IsValidUser(char* username, int namelen);
//UserLogin.c文件，实现对用户信息的验证
int IsValidUser(char* username, int namelen)
{
int IsValid = ;
/*下面是具体的处理代码，略去*/
return IsValid
}
如果每个项目都保存着这两个UserLogin.h和UserLogin.c文件，会有以下几个弊端:
- 每个项目里都有重复的模块，造成代码重复。
- 代码的重用性不好，一旦IsValidUser的代码发生了变化，为了保持设计的一致性，我们还要手工修改其他项目里的UserLogin.c文件，既费时又费力，还容易出错。库文件就是对公共代码的一种组织形式。
为了解决上面两个弊端，就提出了用库文件存放公共代码的解决方案，其要点就是把公共的（也就是可以被多次复用的）目标代码从项目中分离出来，统一存放到库文件中，项目要用到这些代码的时候，在编译或者运行的时候从库文件中取得目标代码即可。库文件又分两种：静态库和动态库。
二、静态库与动态库
如果程序是在编译时加载库文件的，就是使用了静态库。如果是在运行时加载目标代码，就成为动态库。换句话说，如果是使用静态库，则静态库代码在编译时就拷贝到了程序的代码段，程序的体积会膨胀。如果使用动态库，则程序中只保留库文件的名字和函数名，在运行时去查找库文件和函数体，程序的体积基本变化不大。
- 静态库的原则是“以空间换时间”，增加程序体积，减少运行时间;
- 动态库则是“以时间换空间”，增加了运行时间，但减少了程序本身的体积。
三、静态库的编写和使用
1、概述
静态库文件的扩展名一般为.a,其编写步骤很简单。
- 编写函数代码
- 编译生成各目标文件
- 用ar文件对目标文件归档，生成静态库文件。
注意归档文件名必须以lib打头。
使用要点：
- 在gcc 的-I参数后加上静态库头文件的路径。
- 在gcc 的-L参数后加上库文件所在目录
- 在gcc 的-l参数后加上库文件名，但是要去掉lib和.a扩展名。
比如库文件名是libtest.a 那么参数就是 -l test
2、编写最简单的静态库文件
编写如下两个文件，注意放在同一目录中
- lcw_lib.h //静态库头文件
- lcw_lib.c //静态库实现文件
//lcw_lib.h 文件的内容
void test(); //lcw_lib.c 文件的内容
#inlcude <stdio.h>
void test()
{
printf("lcw_lib test ! \n");
}
3、制作库文件
⑴生成目标文件
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ gcc -c lcw_lib.c
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ls
lcw_lib.c lcw_lib.h lcw_lib.o
执行完后会生成一个lcw_lib.o文件
⑵用ar命令归档,格式为ar -rc <生成的档案文件名> <.o文件名列表>
再次提醒，归档文件名一定要以lib打头, .a结尾。
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ar -rc libtest.a lcw_lib.o
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ls
lcw_lib.c lcw_lib.h lcw_lib.o libtest.a
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$
执行完后会生成一个libtest.a文件
4、使用库文件
⑴编写一个测试程序main.c
//main.c 测试静态库调用的程序
#include "lcw_lib.h" //要把函数的头文件包含进来，否则编译时会报错
int main(int argc,char* argv[])
{
test();
return ;
}
⑵编译目标文件，注意要把静态库头文件的路径加到-I参数里面
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ gcc -I `pwd` -o main.o -c main.c
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ls
lcw_lib.c lcw_lib.h lcw_lib.o libtest.a main.c main.o
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$
现在生成了一个main.o文件.
⑶生成可执行文件，注意要把静态库文件的路径加到-L参数里面,把库文件名(去掉打头的lib和结尾的.a)加到-l参数后面。
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ gcc -o main -L `pwd` main.o -l test
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ls
lcw_lib.c lcw_lib.h lcw_lib.o libtest.a main main.c main.o
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$
此时就会生成一个名为main的可执行文件.
⑷执行可执行文件查看效果
执行./main
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ./main
lcw_lib test !
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$
OK,测试成功。
四、动态库的编写
1、概述
动态库一般以.so结尾，就是shared object的意思.
生成步骤为
- 编写函数代码
- 编译生成动态库文件,要加上 -shared 和 -fpic 选项 ，库文件名以lib开头， 以.so 结尾。
使用方式分为两种: 隐式调用和显示调用
- 隐式调用类似于静态库的使用，但需修改动态链接库的配置文件/etc/ld.so.conf;
- 显示调用则是在主程序里使用dlopen、dlsym、dlerror、dlclose等系统函数。
2、编写最简单的动态库文件
为了便于对照， 现仍然采用静态库中的文件做例子.
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ls
lcw_lib.c lcw_lib.h lcw_lib.o libtest.a main main.c main.o
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ rm main.o main libtest.a lcw_lib.o
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ls
lcw_lib.c lcw_lib.h main.c
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$
3、编译生成动态库 ,库文件名以lib开头， 以.so 结尾。
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ gcc -fpic -shared -o libtest.so lcw_lib.c
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ls
lcw_lib.c lcw_lib.h libtest.so main.c
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$
此时就生成一个libtest.so文件。
五、动态库的隐式调用
隐式调用的含义是代码里不出现库文件名，就是说这个代码和调用静态库的代码是类似的。
1、编写测试文件
//main.c 测试动态库隐式调用的程序，与前面的一样
2、 编译测试程序,与静态库类似,要把头文件的路径加到-I参数里面
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ gcc -I `pwd` -o main.o -c main.c
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ls
lcw_lib.c lcw_lib.h libtest.so main.c main.o
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$
现在生成了一个main.o文件。
3、连接生成测试程序
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ gcc -o main -L `pwd` main.o -l test
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ls
lcw_lib.c lcw_lib.h libtest.so main main.c main.o
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$
现在生成了一个main文件。
4、执行测试程序
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ./main
./main: error while loading shared libraries: libtest.so: cannot open shared object file: No such file or directory
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$
出现错误，这个原因就是程序运行时并不知道动态库所在的路径，因此自然找不到。解决方法如下。
六、使动态库被系统共享的三种办法
(1)拷贝动态链接库到系统共享目录下,或在系统共享目录下为该动态链接库建立连接(硬连接或符号连接均可,常用符号连接).这里说的系统共享目录,指的是LINUX动态链接库存放的目录,包括/lib,/usr/lib以及/etc/ld.so.conf文件内所列的一系列目录.
实例：执行
# cp libtest.so /lib
# ldconfig
或:
# ln -s `pwd`/libtest.so /lib
# ldconfig注意pwd前后有两个反引号`，其目的是取得pwd命令的输出，即当前目录.此时再执行main，即可成功.
(2)将动态链接库所在目录名追加到动态链接库配置文件/etc/ld.so.conf中.
# pwd >> /etc/ld.so.conf
# ldconfig此时再执行main，即可成功.
(3)利用动态链接库管理命令ldconfig,强制其搜索指定目录,并更新缓存文件,便于动态装入.
# ldconfig `pwd`此时再执行main，即可成功.
要注意,第三种方法虽然有效,但效果是暂时的,供程序测试还可以,一旦再度运行ldconfig,则缓存文件内容可能改变,所需的动态链接库可能不被系统共享了.
无论哪种办法，其实质都是用ldconfig命令把动态库文件所在路径加入到系统库列表中，(前两种永久，第三种临时)
七、动态库的显式调用
显式调用的含义是代码出现库文件名，用户需要自己去打开和管理库文件。其要点为:
- 把dlfcn.h系统头文件包含进来
- 用dlopen函数打开库文件，并指定打开方式
dllope的的第一个参数为共享库的名称，将会在下面位置查找指定的共享库。
- 环境变量LD_LIBRARY_PATH列出的用分号间隔的所有目录。
- 文件/etc/ld.so.cache中找到的库的列表，由ldconfig命令刷新。
- 目录usr/lib。
- 目录/lib。
- 当前目录。
第二个参数为打开共享库的方式。有两个取值
- RTLD_NOW：将共享库中的所有函数加载到内存
- RTLD_LAZY：会推后共享库中的函数的加载操作，直到调用dlsym()时方加载某函数
- 用dlerror()函数测试是否打开成功，并进行错误处理;
- 用dlsym获得函数地址,存放在一个函数指针中
- 用获得的函数指针进行函数调用。
- 程序结束时用dlclose关闭打开的动态库，防止资源泄露。
- 用ldconfig工具把动态库的路径加到系统库列表中
1、编写测试文件
//main.c 测试动态库显式调用的程序
#include<dlfcn.h> //用于动态库管理的系统头文件
#include "lcw_lib.h" //要把函数的头文件包含进来，否则编译时会报错
int main(int argc,char* argv[])
{
//声明对应的函数的函数指针
void (*pTest)();
//加载动态库
void *pdlHandle = dlopen("libtest.so", RTLD_LAZY);
//错误处理
if(pdlHandle == NULL )
{
printf("Failed load library\n");
return -;
}
char* pszErr = dlerror();
if(pszErr != NULL)
{
printf("%s\n", pszErr);
return -;
}
//获取函数的地址
pTest = dlsym(pdlHandle, "test");
pszErr = dlerror();
if(pszErr != NULL)
{
printf("%s\n", pszErr);
dlclose(pdlHandle);
return -;
}
//实现函数调用
(*pTest)();
//程序结束时关闭动态库
dlclose(pdlHandle);
return ;
}
2、编译测试文件 使用-ldl选项指明生成的对象模块需要使用共享库
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ gcc -o main main.c -ldl
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$ ls
lcw_lib.c lcw_lib.h libtest.so main main.c
mystery@lcw:~/Desktop/code/lib_test$
执行完后就生成了一个main文件,i注意参数 -ldl 需要放在最后，放在前面时编译无法通过