Linux学习笔记系列文章目录

前置知识篇
1. 进程
2. 线程
进程间通信篇
1. IPC概述
2. 信号
3. 消息传递
4. 同步
5. 共享内存区
编译相关篇
1. GCC编译
2. 静态链接与动态链接

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一、前言

上节说到使一个.c文件变成一个可执行文件需要经历以下几个步骤：预处理（-E得到文本文件.i）、编译（-S得到文本文件.s）、汇编（-c得到二进制文件.o）、链接（gcc最终得到可执行文件）。这节来讲一下链接这个过程主要涉及到的两个知识点：静态链接与动态链接。

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二、前置条件

UB18 + 一点点的基础知识

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三、本文参考资料

《静态链接与动态链接补充（Linux）》
百度

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四、正文部分

4.1 概述

链接就是把目标文件与一些库文件生成可执行文件的一个过程。
而链接这个过程又可以分为两种情况，一个是静态链接，一个是动态链接

4.1.1 静态链接

• 定义
  静态链接是由链接器在链接时将库的内容加入到可执行程序中的做法。

  链接器是一个独立程序，将一个或多个库或目标文件（先前由编译器或汇编器生成）链接到一块生成可执行程序。

  这里的库指的是静态链接库，Windows下以.lib为后缀，Linux下以.a为后缀。

• 优点：
  代码装载速度快，执行速度略比动态链接库快；
  只需保证在开发者的计算机中有正确的.lib文件，在以二进制形式发布程序时不需考虑在用户的计算机上.lib文件是否存在及版本问题。

• 缺点：
  使用静态链接生成的可执行文件体积较大，包含相同的公共代码，造成浪费。

4.1.2 动态编译

• 定义
  动态链接（Dynamic Linking），把链接这个过程推迟到了运行时再进行，在可执行文件装载时或运行时，由操作系统的装载程序加载库。

  这里的库指的是动态链接库，Windows下以.dll为后缀，Linux下以.so为后缀。

  值得一提的是，在Windows下的动态链接也可以用到.lib为后缀的文件，但这里的.lib文件叫做导入库，是由.dll文件生成的。

• 优点：
  生成的可执行文件较静态链接生成的可执行文件小；
  适用于大规模的软件开发，使开发过程独立、耦合度小，便于不同开发者和开发组织之间进行开发和测试；
  不同编程语言编写的程序只要按照函数调用约定就可以调用同一个DLL函数；
  DLL文件与EXE文件独立，只要输出接口不变（即名称、参数、返回值类型和调用约定不变），更换DLL文件不会对EXE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；

• 缺点：
  使用动态链接库的应用程序不是自完备的，它依赖的DLL模块也要存在，如果使用载入时动态链接，程序启动时发现DLL不存在，系统将终止程序并给出错误信息；
  速度比静态链接慢；
   

4.2 实验

4.2.1 前置准备

4.2.1.1 创建相对应文件

1. main.c

   /* main.c */
   #include "test.h"
   
   int main(void)
   {
   	print_hello();
   	return0;
   }
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2. test.c

   #include "test.h"
   
   void print_hello(void)
   {
   	printf("hello world\n");
   }
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3. test.h

   #ifndef __TEST_H
   #define __TEST_H
   
   #include <stdio.h>
   
   void print_hello(void);
   
   #endif
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4.2.1.2 生成目标文件

gcc -c main.c test.c
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4.2.2 动态链接

1. 生成动态库.so的命令为：

   gcc -shared test.o -o libtest_d.so
   1

   

2. 使用链接动态库的方法生成可执行程序

   gcc main.o -L. -ltest_d -o test_d.out
   1

   其中-L.表示在搜索库文件时包含当前目录
   
   不能找到共享库文件libtest_d.so，加载失败。因为一般情况下Linux会在/usr/lib路径中搜索需要用到的库，而libtest_d.so库并不在这个路径下。
   解决方法有两种：
   一种就是把这个文件拷贝至/usr/lib路径下，但是一般不允许这样做，一般用户也不允许往这个路径里拷贝东西。
   另一种就是把当前路径增加为动态库的搜索路径，命令为：
   export LD_LIBRARY_PATH=./:$LD_LIBRARY_PATH

4.2.3 静态链接

静态库用ar工具来制作。ar是一个归档工具，用于建立、修改、提取归档文件（archive）。
一个归档文件可以包含多个目标文件，也被称为静态库。在Linux下，静态库的扩展名一般为.a。

1. 把目标文件test.o做成静态库：

   	ar -rv libtest_s.a test.o
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2. 使用链接静态库的方法生成可执行程序

   	gcc main.o -L. -ltest_s -o test_s.out
   1

   
   删除静态库之后，可执行程序也是能正常运行的。事实上，使用链接静态库的方式生成的可执行程序与直接使用目标文件生成的可执行程序没有区别。
   只是经过了静态库的链接，变为了一个文件，方便于调用、移植和保存。

   归档工具ar可以很方便地查看和删除归档文件中的成员。
   查看静态库libtest_s.a中的内容，命令：

   	ar -t libtest_s.a
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   删除库中的test.o

   	ar -d libtest_s.a test.o
   1

   

 

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五、总结

把静态链接与动态链接做一个这样子的比喻：把链接过程看做我们平时学习时做笔记的过程。

我们平时学习时准备一本笔记本专门记录我们的学习笔记，比如在某本书的某一页上看到一个很好很有用的知识，这时候我们有两种方法记录在我们的笔记本上。

一种是直接把那一页的内容全部抄写一遍到笔记本上（静态链接）；另一种是我们在笔记本上做个简单的记录（动态链接），比如写上：xxx知识点在《xxx》的xxx页。

从这两种方法中我们可以很清楚地知道两种方式的特点。第一种方式的优点就是我们在复习的时候就很方便，不用翻阅其它书籍了，但是缺点也很明显，就是占用笔记本的空间很多，这种方法很快就把我们的笔记本给写满了。

第二种方式的优点就是很省空间，缺点就是每当我们复习的时候，手头上必须备着相关的参考书籍，比如我们去教室复习的时候，就得背着一大摞书去复习，这样我们复习的效率可能就没有那么高了。