【C C++】静态库和动态库

在嵌入式开发中，"库"是我们非常熟悉的一个词，在针对Linux这边目标平台进行开发时，静态库和动态库都会涉及到。而对目标平台为RTOS这类小系统时，常用到的静态库的方式

基本概念，什么是库？

静态库

静态库和动态库是不同的，静态库是不涉及到符号重定位之类的问题。静态库本质上只是将一堆目标文件进行打包.
静态库的代码在编译过程中已经被载入可执行程序中，因此最终生成的可执行程序体积相对较大些.

静态库命名规则,
lib开头, .a 为后缀, 例如sayhello静态库 -> libsayhello.a

动态库

动态库的代码是在可执行程序运行时才加载到内存中的，在编译链接过程只是简单的引用，因此生成的可执行程序相对较小.
相对于静态库，除了可执行程序体积小外，不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该动态库的实例，另外当只是修改动态库的内容时，不需要重新编译可执行程序.

动态库命名规则,
lib开头，.so为后缀例如sayhello动态库 -> libsayhello.so

补充说明: 为了在同一系统中能够使用不同版本的库，可以在库文件名后加上版本号为后缀,例如： libsayhello.so.1.0,由于程序连接默认以.so为文件后缀名。所以为了使用这些库，通常使用建立符号连接的方式。

 ln -s libsayhello.so.1.0 libhello.so.1ln -s libhello.so.1.0 l ibhello.so

如何生成静态库 & 动态库

静态库的生成

以下面代码为例，生成sayhello的.a库 - libsayhello.a

/* file: sayhello.c */#include <stdio.h>void test();void sayhello()
{printf("Say Hello \r\n");
}

在这里以及接下来的文章都是基于gcc进行处理的.

使用gcc命令以及-c参数生成目标文件sayhello.o

gcc -c sayhello.c -o sayhello.o

使用ar命令以及cqs参数生成静态库 libsayhello.a

ar cqs libsayhello.a sayhello.o

补充说明: 在sayhello.c 中test函数，只是声明未定义，但这样在生成目标文件和静态库是不会报错的，但在链接成可执行程序时会报该函数未定义的编译错误. 这一点后面会做补充说明.

动态库的生成

基于上面的.o 文件 - sayhello.o 进行(无论时静态库还是动态库，在生成目标文件这一过程时相同的)
生成动态库,

gcc -fPIC -shared libsayhello.so hello

补充说明,
-shared：该选项指定生成动态连接库
-fPIC：表示编译为位置独立(地址无关)的代码，不用此选项的话，编译后的代码是位置相关的，所以动态载入时，是通过代码拷贝的方式来满足不同进程的需要，而不能达到真正代码段共享的目的.

库的依赖问题

例如我们有一个基础库libbase.a, 还有一个依赖libbase.a的库-> libsayhello.a, 那么我们需要注意在编译时一定需要先-lsayhello 在-lbase. 如果使用-lbase 再-lsayhello 则编译会报错，会出现一些函数未定义.

为什么会有库的依赖问题

静态库解析符号引用
这里涉及到的时链接器ld是如何使用静态库来解析引用的. 在符号链接阶段，ld从左到右依次扫描可重定位目标我呢见(.o)和静态库(.a). 在这个过程中，链接器将维持三个集合:
1) 集合E, 可重定位目标文件(*.o文件)的集合
2) 集合U, 未解析(未定义)的符号集，即符号表中UNDEF的符号
3) 集合D, 已定义的符号集

初始情况下，E、U、D都是为空.
处理过程如下:
1、对于每个输入文件f，如果是目标文件(.o)，则将f中的符号加入E，并用f中的符号表修改U, D(在文件f中定义实现的符号是D，在f中引用的符号是U)，然后继续处理下一个文件.

2、对于输入文件是一个静态库(*.a), 那么ld将尝试匹配U中为解析符号于静态库成员(静态库的成员就是 .o 文件)定义的符号. 如果静态库中某一个成员m(某个.o文件)定义了一个符号来解析U中的引用，那么将m加入E中. 同时使用m的符号表来更新U, D. 对静态库中所有成员目标文件反复进行该过程，直至U和D不再发生变化. 此时，静态库f中任何不包含在E中的成员目标文件都将丢弃，链接器将继续下一个文件.

3、当所有输入文件都完成后，如果U非空，则ld会报错，否则合并和重定位E中目标文件，构建出可执行程序
```
---- 这里需要补充流程图进行说明
```

静态库、动态库链接原理

参考链接:
https://cloud.tencent.com/developer/article/1343895
https://blog.csdn.net/shenhuxi_yu/article/details/71437167
http://www.cppblog.com/kevinlynx/archive/2014/09/15/208320.html