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动静态库【Linux操作系统】

news 来源：原创 2025/7/14 21:13:17

文章目录

  • 动静态库
    • 制作静态库
    • 如何把第三方库安装在Linux系统中，如何使用第3方库
      • 方案一：
      • 为什么我们之前使用gcc/g++编译C/C++标准库的时候不用加选项-l xxx呢？
      • 方案二：
      • 方案三：
    • 为什么不同平台的库不一样呢？
    • 动态库的制作和使用
      • 动态库的制作
      • 动态库名字格式：
      • 使用动态库
    • 动态库的加载
    • 动态库的具体加载过程（可能需要下一篇文章的知识）
    • 动静态库的优缺点
      • 静态库
        • 优点
        • 缺点
      • 动态库
        • 优点
        • 缺点
      • 选择建议

动静态库

库的本质就是.o文件的集合，即把所有.o文件链接在一起就成了库

如果编译时同时提供去掉前缀和后缀之后同名的静态库和动态库
gcc/g++会优先使用动态库
此时如果非要用静态库，那就在编译时增加一个选项-static
-static选项的作用是：只使用静态库

库的作用主要是：
①把我们自己实现的方法（源文件）隐藏起来，不能直接给别人看
②提供给别人使用

头文件的作用是：
①方便自己管理函数
②方便使用我们的库的人查看函数的返回值，参数表
所以头文件不需要隐藏，反而必须给别人看

制作静态库

步骤：
①把所有源文件编译成可以被直接链接的.o文件

②使用命令ar -rc 自定义库文件名 所有.o文件
ar -rc解析
1.命令ar：表示要把.o文件打包形成静态库
2.选项-rc：表示如果被打包的.o文件中有重复的，那么就去重

静态库文件名的格式：
①最开头的3个字符必须是lib
②后缀必须是.a或者.a.1.23[.a后面的数字表示库的版本]

如何把第三方库安装在Linux系统中，如何使用第3方库

逻辑链：
使用第3方库→得先有第三方库的代码→要安装第三方库→库有头文件+库本体，这两个都得安装→写代码时包含第三方库头文件→编译器编译时得能找到第三方库的头文件和库代码→编译器就得知道去什么目录下找第三方库的头文件，去什么路径下找第三方的库本体→目录下可能有多个库→所以还要知道第三方库的名字

方案一：

具体流程：

  1. 把库的头文件都拷贝进Linux中存放头文件的目录/usr/include（这个目录的路径由编译器决定）

  2. 把我们的库（我们写的库对于Linux来说也是第3方库）拷贝到Linux中存放库文件的目录/lib64

  3. 安装好之后，编写代码的时候就可以直接使用<>包含我们写的库的头文件，使用我们的库的方法了

  4. 但是如果使用了第3方库，编译的时候就要在末尾加选项：-l xxx [xxx表示第3方库的名字，去掉前缀lib和后缀.a（.so）之后的字符串]
    并且包含了几个第3方库，就要多加几个这个选项
    因为/lib64目录下不止一个库，你不指定名字，编译器怎么知道是哪个库？

例
第三方库：libsss.a
方案二编译命令：g++ -o test.cpp -l sss
其中：test.cpp是包含main函数的源文件

为什么我们之前使用gcc/g++编译C/C++标准库的时候不用加选项-l xxx呢？

这是因为gcc/g++编译器是C/C++语言编译器，C/C++有自己的标准库，也在Linux中安装了标准库
所以C/C++编译器默认肯定就知道自己标准库的名字

我们写的库对于C/C++来说也是第三方库，他肯定不知道我们的名字
Linux中安装的库那么多，他不知道名字怎么找到第3方库？

方案二：

如果不把库放进Linux专门存放库的目录下，因为编译器查找库的时候，默认只会去专门存放库文件的目录下查找

所以要找到这个第3方库除了使用选项-l xxx还要指明它在哪条路径下

这样编译器就会在用户指定路径和Linux专门存放的目录下都找一找
如果同名了，就先找到哪个用哪个

方法：
编译链接的时候在方案一的基础上，再新增选项-L 路径

例
第三方库：libsss.a
方案二编译命令：g++ -o test.cpp -l sss -L ./lib
其中：test.cpp是包含main函数的源文件，./lib就是存放库libsss.a的路径

方案三：

发布库和头文件

  1. 生成静态库

  2. 创建在新建一个目录a，然后在里面再创建lib和include目录

  3. 把所有库放进lib目录，把所有库的头文件放进include目录

  4. 使用zip/tar命令打包目录a

  5. 别人获得我打包的目录之后，可以安装到操作系统中
    也可以在编译时
    通过选项-I（这个字母是大写的i）路径找到头文件所处目录，再通过选项-L 路径找到库所处目录，最后通过选项-l 库名找到要使用第库

例
第三方库：libsss.a
方案三编译命令：
g++ -o test.cpp -l sss -L ./ilib -I ./include
其中：test.cpp是包含main函数的源文件，./lib就是存放库libsss.a的路径,./include就是存放库头文件的路径

在这里插入图片描述

为什么编译时不需要指定头文件的名字？
为啥第三方库的名字要用-l选项指定，头文件却不需要呢？
因为你自己编写代码的#include的时候，就已经指定了

为什么不同平台的库不一样呢？

因为库本质是.o文件的集合
而不同平台的编译规则可能不一样，所以编译之后形成的.o文件就不一样，进而导致库不一样

在一个不同平台安装库，本质就是用同一份源代码，在对应平台上编译一下，此时生成的.o文件就是根据这个平台的编译规则而生成的了

动态库的制作和使用

动态库的制作

动态库本质也是.o文件的集合

但是形成动态库的.o文件比较特殊
在使用gcc/g++编译源文件的时候生成.o文件时，要在gcc/g++后面加选项-fPIC
生成拥有与位置无关码的.o文件

制作命令：

gcc -o 动态库文件名 所有的.o文件 -shared -fPIC

在这里插入图片描述

选项-shared的作用是
告诉编译器不要生成可执行程序，而是生成动态库

动态库名字格式：

①最开头3个字符为lib
②后缀为.so

使用动态库

编译器找到动态库生成可执行程序的方法和找静态库的方法一模一样
都是
①通过-I找到头文件的位置
②通过-L找到库的位置
③通过-l找到具体是那一个库

但是形成可执行程序之后，运行进程的是操作系统，与编译器没有任何关系了

所以我们如果直接运行可执行程序，可能也会报错
因为编译器编译形成可执行程序之后，只会把可执行程序依赖的库的名字告诉操作系统
而运行的时候，调用库函数时，是得在内存中找到动态库，去动态库里面执行代码
所以：操作系统还得把动态库加载到内存，并映射到进程的地址空间
所以：必须得先找到动态库

因为操作系统运行时查找动态库的时候，也只会在Linux专门存储库的目录（/lib64）里找
如果找不到，就报错了

如何解决？

  1. 把我们写的第3方动态库，拷贝到系统默认查找库的目录下（即/lib64）

  2. 使用软链接，在系统默认查找库的目录下建立一个指向我们写的动态库的软连接

  3. 配置环境变量LD_LIBRARY_PATH，如果bash环境变量表里面里面还没有这个环境变量的话，直接手动导入即可（配置信息的时候尽量使用绝对路径）
    因为进程知道自己依赖的动态库名字，只是不知道库的路径
    所以配置环境变量的时候，只需要路径，不需要在路径最末尾加上库名字
    注意：
    只把环境变量LD_LIBRARY_PATH导入到进程自己的环境变量表中，不导入bash的环境变量表中是没用的
    因为在进程运行之前，操作系统/bash就会为该进程找动态库了，找不到就报错了

  4. 在Linux中的/etc/ld.so.conf.d目录下，新建一个后缀为.conf的配置文件，在里面写上我们写的库的所处目录的路径
    因为系统找库时，默认会在这些配置文件里面的路径中找
    再使用ldconfig更新系统的默认查找库路径

上面4种方法中，常用的方法就是第1种和第3种

动态库的加载

动静态库也是文件

动静态库本质都是.o文件的集合
而.o文件又是编译好的可以直接被CPU调用的二进制代码

所以只需要把动态库加载到内存，并让依赖这个动态库的进程能看见它
进程再执行到库函数的时候，就可以找到这个动态库，拿着它里面的代码给CPU

如何让进程看见动态库？
只需要把动态库放进，进程的虚拟地址空间中的共享区
（即共享区的虚拟地址通过页表，映射物理内存中存储动态库的物理地址）
在这里插入图片描述

所以我们进程执行库函数，是在自己的进程地址空间中跳转运行的

但是可能出现多个进程依赖同一个动态库的情况
此时需要多次加载动态库吗？
肯定不需要啊
只需要加载一份动态库，再把所有进程的虚拟地址空间中的共享区，通过页表映射到动态库就可以了

这也是为什么操作系统喜欢使用动态库的原因，使用动态库的进程无论有多少，都只需要一个动态库，节省内存

如果进程都使用静态库
静态库的方法都存储在进程自己的代码中
①不仅可执行程序的大小会变大
②多个进程加载到内存时，因为都有静态库占用的内存也会变大

动态库的具体加载过程（可能需要下一篇文章的知识）

库的文件格式也是ELF格式

所以库也会给自己的代码和数据编址

库的编址也是采用平坦模式
所以逻辑地址=偏移量

所以库里面的函数的地址=偏移量

进程如何在运行时，找到动态库中的方法：

  1. 操作系统找到依赖的动态库对应结构体变量，如果内存中没有该动态库，就先把该动态库加载到内存

  2. 通过动态库的结构体，拿到动态库的起始物理地址，再为库创建一个struct vm_area_struct节点，再在页表中建立库的物理地址与虚拟地址的映射 这样库就映射到了进程地址空间中的共享区

  3. 在链接动态库形成可执行文件的时候，就把可执行文件中调用库函数的那一个代码，修改成了动态库的名字+那个函数在动态库里面的偏移量
    比如调用printf的代码就会被修改成：libc.so：0x1363（此处的偏移量是乱写的）
    而在动态库映射到进程地址空间中之后，我们就得到了这个动态库的起始虚拟地址然后就可以再把进程代码区中的动态库的名字也替换成它的虚拟起始地址
    所以：libc.so：0x1363→0x1002：0x1363（这个过程就叫地址重定位）

  4. 再运行进程时，CPU执行到库方法的时候，直接通过动态库的虚拟起始地址和方法的偏移量，去共享区找到库中对应的方法，执行完再返回

所以动态库被映射到一个进程的共享区中的任意位置都可以，同一个动态库映射到多个进程中时起始地址也随意，这就是动态库与位置无关的特性

动静态库的优缺点

静态库

优点

  1. 独立性
    代码在编译时直接嵌入到可执行文件中，==即使静态库没了，程序也能继续运行

  2. 性能
    ==函数调用无动态链接的开销（如符号解析、加载等），运行时速度略

  3. 兼容性
    不依赖系统环境中的库版本，避免因动态库版本冲突导致的问题。

缺点

  1. 体积大
    库代码会被复制到每个使用它的可执行文件中，导致最终文件体积较大（尤其是多进程场景下内存占用更高）

  2. 更新困难
    库更新需重新编译所有依赖它的程序，不适合频繁升级的场景。

  3. 冗余性
    多个程序无法共享同一份库代码，内存利用率低。

动态库

优点

  1. 节省资源
    多个程序共享同一份库文件，减少磁盘和内存占用

  2. 更新灵活
    更新库文件后，所有依赖它的程序无需重新编译即可生效
    即：库文件与程序文件独立，只要输出接口不变，更换库文件不会对程序文件造成任何影响，因而极大地提高了可维护性和可扩展性

  3. 模块化
    支持运行时加载（如插件系统），增强程序扩展性

缺点

  1. 依赖性强
    程序运行时需确保系统中存在正确版本的库文件，否则会崩溃

  2. 性能开销
    需要映射到进程地址空间中，即需要给库分配虚拟地址，可能有轻微性能损失

  3. 兼容性风险
    库版本升级若破坏 ABI（二进制接口兼容性），会导致依赖程序无法运行。

选择建议

用静态库的场景
要求部署简单（如单文件工具）、对性能敏感，或目标环境缺乏稳定的库支持。

用动态库的场景
注重资源共享（如系统基础库）、需要热更新，或开发大型模块化应用。

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编程日记 2025/7/14 21:08:07

【leetcode】队列 + 宽搜，树形结构层序遍历的基础与变化

前言 &#x1f31f;&#x1f31f;本期讲解关于力扣的几篇题解的详细介绍~~~ &#x1f308;感兴趣的小伙伴看一看小编主页&#xff1a;GGBondlctrl-CSDN博客 &#x1f525; 你的点赞就是小编不断更新的最大动力 &#x1f386;那么废话不…...

编程日记 2025/6/29 5:11:41

Spring AI聊天模型API：轻松构建智能聊天交互

Spring AI聊天模型API&#xff1a;轻松构建智能聊天交互 前言 在当今数字化时代&#xff0c;智能聊天功能已成为众多应用程序提升用户体验、增强交互性的关键要素。Spring AI的聊天模型API为开发者提供了一条便捷通道&#xff0c;能够将强大的AI驱动的聊天完成功能无缝集成到…...

编程日记 2025/7/12 11:45:37

力扣-链表-2 两数相加

思路 两个指针同时遍历&#xff0c;维护一个进位值&#xff0c;同时还要维护第一个链表的前序&#xff0c;如果第二个链表比第一个长的时候&#xff0c;利用这个前序指针把第二个链表多余的内容&#xff0c;添加到第一个链表的末尾 代码 class Solution {public ListNode ad…...

编程日记 2025/6/29 5:54:33

leetcode 59. 螺旋矩阵 II

题目描述 代码&#xff1a; class Solution { public:vector<vector<int>> generateMatrix(int n) {vector<vector<int>> res(n,vector<int>(n,0));int num 1;int len n;int start 0;while(len > 0){int row start;int column start;if…...

编程日记 2025/7/14 21:04:18

【操作系统】深入理解内存管理：从虚拟内存到OOM Killer

引言 在现代计算机系统中&#xff0c;内存管理是操作系统最核心的功能之一。本文将围绕内存管理的几个关键概念展开讨论&#xff0c;包括虚拟内存机制、内存分配原理、OOM Killer的工作机制以及不同系统架构下的内存限制。 虚拟内存&#xff1a;突破物理限制的关键技术 虚拟…...

编程日记 2025/7/4 6:02:36

《政治最后的日子》章节

政治与中世纪教会的类比性衰落 作者提出现代民族国家正重复中世纪教会的衰落轨迹&#xff1a; 两者均曾作为社会组织核心存在约5个世纪 晚期都成为生产力阻碍&#xff08;中世纪教会税收负担/现代国家官僚低效&#xff09; 末期均出现管理者普遍腐败与公众蔑视&#xff08;…...

编程日记 2025/6/29 6:40:05

Rust Trait 学习

概述 特征&#xff08;trait&#xff09;是rust中的概念&#xff0c;类似于其他语言中的接口&#xff08;interface&#xff09;。特征定义了一个可以被共享的行为&#xff0c;只要实现了特征&#xff0c;你就能使用该行为。 如果不同的类型具有相同的行为&#xff0c;那么我们…...

编程日记 2025/7/14 21:12:28

基于开源链动2+1模式AI智能名片S2B2C商城小程序的爆品力构建研究

摘要&#xff1a;在兴趣电商生态中&#xff0c;爆品力已成为品牌实现指数级增长的核心竞争力。本文以开源链动21模式AI智能名片S2B2C商城小程序为技术载体&#xff0c;结合抖音平台的内容传播特性&#xff0c;提出“需求挖掘-技术赋能-内容转化”三位一体的爆品力构建模型。通过…...

编程日记 2025/7/11 19:14:31

【SimSession 】2：PacedReceiver:支持与 PacedVideoSender 本地联调

单独的基于libuv的发送能力，如何进一步在SimSession内集成使用？打算进行本地模拟俩线程，发送和接收，进行测试： 单独的发送测试 【SimSession】1：将视频发送逻辑与 libuv 事件循环集成是一个典型的并发设计问题 分析后，D:\XTRANS\thunderbolt\ayame\zhb-bifrost\player-…...

编程日记 2025/6/29 5:29:26

5 什么情况下需要微调

这个问题其实很重要&#xff0c;因为现代大模型训练出来已经非常强大&#xff0c;可能真的不需要微调。 我们可以通过 RAG 或提示词工程来实现目标。 需要微调的场景与替代方案分析 微调(Fine-tuning)确实不是所有场景都必需的&#xff0c;特别是考虑到现代大型语言模型(LLM…...

编程日记 2025/7/14 21:04:18

Docker 渡渡鸟镜像同步站 使用教程

Docker 渡渡鸟镜像同步站 使用教程 &#x1f680; 介绍 Docker.aityp.com&#xff08;渡渡鸟镜像同步站&#xff09;是一个专注于为国内开发者提供 Docker 镜像加速和同步服务的平台。它通过同步官方镜像源&#xff08;如 Docker Hub、GCR、GHCR 等&#xff09;&#xff0c;为…...

编程日记 2025/6/28 20:05:12

位图的实现和拓展

一&#xff1a;位图的介绍 ①&#xff1a;需要位图的场景 给40亿个不重复的无符号整数&#xff0c;没排过序。给一个无符号整数&#xff0c;如何快速判断一个数是否在这40亿个数中&#xff1f; 要判断一个数是否在某一堆数中&#xff0c;我们可能会想到如下方法&#xff1a; A…...

编程日记 2025/7/12 8:30:37

字符串问题c++

题目描述 小 Z 有一个字符串 s&#xff0c;他对这个字符串会进行如下两个操作&#xff1a; 1 p c 把字符串的第 p 个字符改成 c2 l r 把 s 的第 l 个字符到第 r 个字符按顺序输出。 这里『第 i 个字符』的下标计数从 1 开始&#xff0c;例如&#xff0c;a 是字符串 abc 的第…...

编程日记 2025/6/28 20:05:07

Redis事务

Redis中的事务是指提供一种将多个命令打包到一起&#xff0c;一次性按照顺序执行的机制。Redis在执行事务期间&#xff0c;不会接收处理其他操作命令。 Redis事务有以下局限性 无回滚机制&#xff1a;如果某个命令执行失败&#xff0c;不会影响其他命令的执行&#xff0c;因此…...

编程日记 2025/7/4 1:52:00

【PostgreSQL数据分析实战：从数据清洗到可视化全流程】3.3 异常值识别（Z-score法/IQR法/业务规则法）

&#x1f449; 点击关注不迷路 &#x1f449; 点击关注不迷路 &#x1f449; 点击关注不迷路 文章大纲 PostgreSQL数据分析实战&#xff1a;数据质量分析之异常值识别&#xff08;Z-score法 / IQR法 / 业务规则法&#xff09;3.3 异常值识别3.3.1 Z-score法3.3.2 IQR法3.3.3 业…...

编程日记 2025/7/9 1:00:54