Linux下C调用静态库和动态库

本文主要介绍Linux下C调用静态库和动态库,使用的样例文件请点击这里.

样例文件

welcome.c:

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#include<stdio.h>
#include"welcome.h"
void welcome()
{
printf("welcome to my code world!\n");
}

这是一个样例程序,打印一句话.

welcome.h:

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#ifndef _WELCOME_H
#define _WELCOME_H
void welcome();
#endif

为上一个文件的声明.

概念

动态库和静态库二者的不同点在于代码被载入的时刻不同。

静态库的代码在编译过程中已经被载入可执行程序,因此体积比较大。动态库(共享库)的代码在可执行程序运行时才载入内存,在编译过程中仅简单的引用,因此代码体积比较小。

静态情况下,把库直接加载到程序中,而动态库链接的时候,它只是保留接口,将动态库与程序代码独立,这样就可以提高代码的可复用度,和降低程序的耦合度。

静态库在程序编译时会被连接到目标代码中,程序运行时将不再需要该静态库。动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中,而是在程序运行是才被载入,因此在程序运行时还需要动态库存在.

静态库

生成静态库文件:

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$ gcc -Wall -O2 -fPIC -I./ -c -o welcome.o welcome.c
$ ar crv libwelcome.a welcome.o

ar命令的参数如下:

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参数 意义
-r 将objfile文件插入静态库尾或者替换静态库中同名文件
-x 从静态库文件中抽取文件objfile
-t 打印静态库的成员文件列表
-d 从静态库中删除文件objfile
-s 重置静态库文件索引
-v 创建文件冗余信息
-c 创建静态库文件

test-sta.c:

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#include<stdio.h>
int main(void)
{
welcome();
return 0;
}

编译:

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$ gcc test-sta.c -o test-sta ./libwelcome.a

运行:

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$ ./test-sta
$ welcome to my code world!

动态库

生成动态库文件:

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$ gcc -o2 -fPIC -shared welcome.c -o libwelcome.so
or
$ gcc -o2 -fPIC -c welcome.c
$ gcc -shared -o libwelcome.so welcome.o

其中:

  • fPIC : 产生与位置无关代码,全部使用相对地址.
  • shared : 生成动态库.

编译时加载(隐式)

test-implicit.c:

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#include<stdio.h>
int main()
{
welcome();
return 0;
}

和静态库一样,测试代码不需要包含导出函数的头文件.

编译:

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$ gcc -o2 -Wall -L. -lwelcome test-implicit.c -o test-implicit

查看test-implicit动态段信息,发现已经依赖libwelcome.so:

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$ ldd test-implicit
linux-vdso.so.1 => (0x00007f0902951000)
libwelcome.so => ./libwelcome.so (0x00007f090274f000)
libstdc++.so.6 => /usr/lib64/libstdc++.so.6 (0x0000003548600000)
libm.so.6 => /lib64/libm.so.6 (0x000000353de00000)
libgcc_s.so.1 => /lib64/libgcc_s.so.1 (0x0000003548200000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x000000353da00000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x000000353d600000)

若此时直接运行,会提示找不到动态库:

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$ ./test-implicit
$ ./test-implicit: error while loading shared libraries: libwelcome.so: cannot open shared object file: No such file or directory

可以通过下列三种方法解决:

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# 方法一 修改环境变量
$ export LD_LIBRARY_PATH=$(pwd):$LD_LIBRARY_PATH
# 方法二 将库文件链接到系统目录下
$ ln -s ./libwelcome.so /usr/lib
# 方法三 修改/etc/ld.so.conf
$ sudo echo $(pwd) >> /etc/ld.so.conf
$ sudo ldconfig

再次运行:

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$ ./test-implicit
$ welcome to my code world!

运行时链接(显式)

test-explicit.c:

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#include<stdio.h>
#include<dlfcn.h>
#define LIB "./libwelcome.so"
int main(void)
{
/*
* 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
*/
void *dl = dlopen(LIB,RTLD_LAZY); //打开动态库
if (dl == NULL)
fprintf(stderr,"Error:failed to load libary.\n");
char *error = dlerror(); //检测错误
if (error != NULL)
{
fprintf(stderr,"%s\n",error);
return -1;
}
void (*func)() = dlsym(dl,"welcome"); // 获取函数地址
error = dlerror(); //检测错误
if (error != NULL)
{
fprintf(stderr,"%s\n",error);
return -1;
}
func(); //调用动态库中的函数
dlclose(dl); //关闭动态库
error = dlerror(); //检测错误
if (error != NULL)
{
fprintf(stderr,"%s\n",error);
return -1;
}
return 0;
}

编译:

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$ gcc -ldl test-explicit.c -o test-explicit

查看test-explicit动态段信息,没有发现依赖libwelcome.so:

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$ ldd test-explicit
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffed89e5000)
libdl.so.2 => /lib64/libdl.so.2 (0x000000353e600000)
libstdc++.so.6 => /usr/lib64/libstdc++.so.6 (0x0000003548600000)
libm.so.6 => /lib64/libm.so.6 (0x000000353de00000)
libgcc_s.so.1 => /lib64/libgcc_s.so.1 (0x0000003548200000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x000000353da00000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x000000353d600000)

运行:

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$ ./test-explicit
$ welcome to my code world!

区别: 隐式调用在编译可执行程序时需要指定库文件的搜索路径,而显式调用编译可执行程序时不用加上.

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