【Linux】软硬链接与动静态库(理解软硬链接的特点及使用场景、如何建立动静态库与使用第三方库)

一、软链接

1.1 如何建立软链接

//建立软链接  -s代表soft
ln -s 目标文件名 链接文件名
 
//删除软链接
rm 链接文件
或
unlink 链接文件

1.2 软链接的特点与功能

通过ls -i指令可以查看文件的inode编号

、

可以看出目标文件与软链接文件各自有自己的inode，所以软链接是一个独立的文件

查看目标文件与查看链接文件的内容是相同的，这个类似于快捷方式的功能

所以在项目中当我们需要访问一个路径很深的文件时，我们可以建立一个软链接，这样访问文件就不需要每次都输入完整的路径了

当我们删除目标文件时，会发现软链接失效了，这是因为软链接的内容保存的是目标文件对应的路径字符串，当目标文件被删除时，软链接也就失效了

二、硬链接

2.1 如何建立硬链接

//建立软链接  ln默认为硬链接
ln 目标文件名 链接文件名
 
//删除软链接
rm 链接文件
或
unlink 链接文件

2.2 硬链接的特点与功能

可以发现硬链接与目标文件的inode编号是相同的，所以硬链接不是一个独立的文件，其使用的是目标文件的inode，并且我们发现当建立硬链接后，文件中间的有个数字从1变成了2，这个数字类似于引用计数，表示与该inode编号映射的文件的个数

所以硬链接就是文件名与inode编号的一个映射关系，建立硬链接的本质就是在指定目录下，建立一个新用户名与inode编号的映射关系

当删除目标文件时，硬链接还可以正常使用，只是引用计数会减1，对文件建立硬链接然后删除目标文件就相当于对文件重命名

#硬链接的功能：

1.构建Linux路径结构（.与..）

当新建一个文件其引用计数是1，因为只有一个文件名与inode编号对应，而当建立一个目录，其引用计数是2，这是因为每个文件默认有两个名字为 . 和 ..的文件，.对应的是当前目录，所以新建一个目录其引用计数必定是2，当在目录中创建子目录时（仅父子关系），父目录的引用计数也会加1，因为子目录的..对应父目录，所以我们也可以通过查看目录的引用计数，来判断该目录下有几个子目录

2.做文件的备份

当对目标文件建立硬链接后，若误删目标文件，我们也可以通过硬链接找回，所以硬链接可以做文件的备份

三、动静态库

3.1什么是动静态库

        静态库和动态库是计算机程序开发中两种不同的库类型，它们都是预先编译好的二进制代码集合，用于提供可重用的功能模块给其他程序调用。

#静态库：
静态库在链接阶段会被完整地加入到最终生成的可执行文件中。当编译器在创建一个程序时，如果程序引用了静态库中的函数或对象，那么静态库中的相关代码会被复制并整合到该程序内部。因此，静态链接后的可执行文件包含了程序运行所需的所有库代码，不需要在运行时依赖外部文件。静态库常见的扩展名有 `.a`（Unix/Linux 系统）或 `.lib`（Windows 系统）。

#动态库：
动态库（也称共享库或DLL - 动态链接库，在Windows系统中）则在程序运行时加载，并且多个程序可以共享同一份库代码。这意味着，动态库并不被直接合并到可执行文件中，而是作为独立的文件存在（扩展名为 `.so` 在Unix/Linux系统中，`.dll` 在Windows系统中）。当程序启动时，操作系统根据程序内存储的引用信息，将动态库加载到内存中，并让程序通过某种机制（如符号查找）来调用库中的函数或数据。这样做的好处是可以减少磁盘空间占用和内存开销，同时方便更新库文件而不必重新编译连接依赖它的所有程序。

总结来说，静态库的特点是编译时链接、代码体积大但独立运行，而动态库的特点是运行时链接、节省资源但依赖环境，当库被删除时，程序就跑不起来了

3.2 静态库

 如何建立与使用静态库

以如下四个文件举例：

Add.h:

#pragma once
#include
int add(int a,int b)

Add.c:

int add(int a,int b)
{
   return a+b;
}

Sub.h:

#pragma once
#include
int sub(int a,int b)

Sub.c:

int sub(int a,int b)
{
   return a-b;
}

当我们写了一份代码需要给别人，但是不想让他知道源代码是什么，我们可以将所有的.c文件先编译成.o的二进制文件，在给他提供相应的头文件信息，这样别人就可以使用我们的程序而不知道我们的代码了

但是这样操作有很大的局限性，如果我们的代码有几百个头文件，几百个.o文件，用户必须将所有的.o文件放到他的目录下，少一个可能程序就跑不起来了，如果将头文件与实现封装成一个库，那这样的问题就解决了

如何建立一个静态库：

1.先将所有的.c文件以仅编译不链接的方式形成.o文件

gcc -c xxx.c
(会默认形成一个同名的.o文件)

2.使用ar命令形成静态库，静态库名称一般以lib开头.a结尾

ar -rc libmyc.a *.o

ar：gnu归档工具

-r（replace）：若静态库中的文件有所更新，就替换为新文件

-c（create）：若静态库中的文件更新后，不存在某些文件，就建立这些文件

3.第二步其实就已经形成静态库了，但是为了方便管理，可以将对应的头文件也封装到一个include目录（名字随意）下，并将libmyc.a与include在封装到一个mylib文件中，这样一个第三方静态库就建立好了

如何使用第三方静态库：

方法一：

将第三方的头文件与库文件加载到系统的库搜索路径中

zyq@iZf8z3j2ckkap6ybtz8qseZ:~/mydir$ sudo cp mylib/include/*.h /usr/include/
zyq@iZf8z3j2ckkap6ybtz8qseZ:~/mydir$ sudo cp mylib/lib/*a /lib64

若此时直接编译main文件，会发现找不到add与sub函数，这是因为gcc/g++默认认识系统原本的库，而libmyc.a是第三方库，gcc不认识它，所以就找不到库中方法的实现

在使用第三方库时，需要用到 -l 选项标识自己用的库文件名（库文件名默认是去掉lib前缀和.a后缀）

方法二：

利用选项

• -I：（大写的I） 指明用户自定义头文件的路径
• -L：指明用户自定义库的路径
• -l：(小写的L)指明引用到的库文件

3.3 动态库

如何建立动态库

1.首先将.c文件编译为.o文件，与静态库的方式不同的是需要加一个 -fpic（产生位置无关码(position independent code) ）的选项

gcc -fpic -c Add.c Sub.c

2.将.o文件封装成动态库

• shared: 表示生成共享库格式
• 库名规则：libxxx.so
• 不需要使用ar指令，gcc/g++会默认生成动态库

gcc -shared -o libmyc.so *.o

如何使用动态库

我们将形成的动态库与静态库放到一起，然后编译一下，会发现编译成功，但是可执行程序不能正常运行，如果我们加以一个-static的选项，强制使用动态库链接，发现程序可以正常执行，这说明当静态库与动态库同时存在时，编译优先使用动态库

那为什么使用静态库程序就可以运行，使用动态库就不可以呢？

【解释】：静态库在编译时就将代码加载到文件中了，运行时就与静态库没有关系了，我们通过-I -L等选项提供的路径告诉的是编译器，但是没有告诉操作系统我们的库在哪里，所以可以编译成功但是不能执行，动态库使用需要在运行时将库找到并加载

解决方法：

1.拷贝.so文件到系统共享库路径下, 一般指/usr/lib（不推荐，使用多了会造成污染）

2.在系统共享库路径下创建动态库的软链接

3.命令行导入环境变量：在LD_LIBRARY_PATH环境变量后加入动态库的绝对路径

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/zyq/mydir/dir/mylib/lib

ps.这种方法重启xshell就失效了

4.修改.bashrc文件，加上动态库的绝对路径，让环境变量永久生效

5.在/etc/ld.so.conf.d目录下配置文件，并加载

以root身份进入/etc/ld.so.conf.d目录中，创建一个以.conf为后缀的文件，将动态库的路径保存到该文件中，并利用 ldconfig 指令让配置文件生效