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Linux 库文件详解

ds 2025/5/3 17:25:10

库文件是预先编译好的方法的集合，它为程序员提供了一种方便的方式来复用代码。在 Linux 系统中，主要有两种类型的库文件：静态库和共享库。

使用静态库（通常以 libxx.a 命名）时，可执行程序会包含其所用到的方法。这意味着即使在程序编译完成后删除静态库文件，程序依然可以正常运行。

使用共享库（通常以 libxx.so 命名）时，可执行程序并不会包含所用到的方法。在程序执行时，系统才会动态地将所需的库方法链接到程序中。

头文件主要用于函数和变量的声明，通常存放在 /usr/include 目录下。例如，在 C 语言中使用标准输入输出函数时，会包含 <stdio.h> 头文件：

#include <stdio.h>

库文件是头文件中声明的函数和变量的具体实现，一般存放在 /usr/lib 目录下。

将 .c 文件编译为 .o 文件
使用 gcc 编译器的 -c 选项，该选项表示只进行编译而不进行链接操作。例如，将 foo.c 编译为 foo.o：

gcc -c foo.c

将 .o 文件打包成静态库
使用 ar 命令将生成的 .o 文件打包成静态库。ar 是一个用于创建、修改和提取归档文件的工具。crv 选项的含义分别是：c 表示创建归档文件，r 表示将文件插入到归档文件中，v 表示显示详细信息。例如，将 foo.o 打包成 libfoo.a：

ar crv libfoo.a foo.o

调用静态库进行编译
使用 gcc 编译器时，通过 -L 选项指定库文件的搜索路径，-l 选项指定要链接的库名（注意：-l 后面的库名不需要加 lib 前缀和 .a 后缀）。例如：

gcc -o main main.c -L. -lfoo

这里的 -L. 表示在当前目录下搜索库文件，-lfoo 表示链接 libfoo.a 库。

gcc -c foo.c

将 .o 文件转换为共享库
使用 gcc 编译器的 -shared 选项表示生成共享库，-fPIC 选项用于生成位置无关代码，确保共享库可以在不同的内存地址加载。例如，将 foo.o 转换为 libfoo.so：

gcc -shared -fPIC -o libfoo.so foo.o

gcc -o main main.c -L. -lfoo

ldd main

如果编译时出现找不到共享库的错误，可以使用 ldd 命令查看缺少哪些库。通常有两种解决方法：

将共享库移动到标准库目录：可以将共享库文件移动到 /usr/lib 或 /lib 等标准库目录下。
设置环境变量 LD_LIBRARY_PATH：可以通过设置 LD_LIBRARY_PATH 环境变量来指定额外的库搜索路径。例如，将当前目录添加到库搜索路径：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.

静态库：
- 优点：可执行程序具有独立性，不依赖外部库文件，方便移植。
- 缺点：会增加可执行程序的大小，多个程序使用相同的静态库时，会造成磁盘空间的浪费。
共享库：
- 优点：多个程序可以共享同一个共享库，减少磁盘空间的占用；并且在库文件更新时，只需要更新共享库文件，而不需要重新编译所有依赖该库的程序。
- 缺点：程序的运行依赖于系统中是否存在相应的共享库，移植性相对较差。

综上所述，在选择使用静态库还是共享库时，需要根据具体的需求和场景来决定。如果对程序的独立性和移植性要求较高，可以选择静态库；如果注重磁盘空间的利用和库文件的更新维护，共享库则是更好的选择。