C++静态库与动态库

C++静态库与动态库

这次分享的宗旨是——让大家学会创建与使用静态库、动态库，知道静态库与动态库的区别，知道使用的时候如何选择。这里不深入介绍静态库、动态库的底层格式，内存布局等，有兴趣的同学，推荐一本书《程序员的自我修养——链接、装载与库》。

《程序员的自我修养——链接、装载与库》扫描版PDF下载 

什么是库

库是写好的现有的，成熟的，可以复用的代码。现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库，不可能每个人的代码都从零开始，因此库的存在意义非同寻常。

本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式，可以被操作系统载入内存执行。库有两种：静态库（.a、.lib）和动态库（.so、.dll）。

所谓静态、动态是指链接。回顾一下，将一个程序编译成可执行程序的步骤：

图：编译过程

静态库

之所以成为【静态库】，是因为在链接阶段，会将汇编生成的目标文件.o与引用到的库一起链接打包到可执行文件中。因此对应的链接方式称为静态链接。

试想一下，静态库与汇编生成的目标文件一起链接为可执行文件，那么静态库必定跟.o文件格式相似。其实一个静态库可以简单看成是一组目标文件（.o/.obj文件）的集合，即很多目标文件经过压缩打包后形成的一个文件。静态库特点总结：

l  静态库对函数库的链接是放在编译时期完成的。

l  程序在运行时与函数库再无瓜葛，移植方便。

l  浪费空间和资源，因为所有相关的目标文件与牵涉到的函数库被链接合成一个可执行文件。

下面编写一些简单的四则运算C++类，将其编译成静态库给他人用，头文件如下所示：

StaticMath.h头文件

#pragma once class StaticMath { public:     StaticMath(void);     ~StaticMath(void);       static double add(double a, double b);//加法     static double sub(double a, double b);//减法     static double mul(double a, double b);//乘法     static double div(double a, double b);//除法       void print(); };

 

Linux下使用ar工具、Windows下vs使用lib.exe，将目标文件压缩到一起，并且对其进行编号和索引，以便于查找和检索。一般创建静态库的步骤如图所示：

图：创建静态库过程

Linux下创建与使用静态库

Linux静态库命名规则

Linux静态库命名规范，必须是"lib[your_library_name].a"：lib为前缀，中间是静态库名，扩展名为.a。

创建静态库（.a）

通过上面的流程可以知道，Linux创建静态库过程如下：

l  首先，将代码文件编译成目标文件.o（StaticMath.o）

g++ -c StaticMath.cpp

注意带参数-c，否则直接编译为可执行文件

l  然后，通过ar工具将目标文件打包成.a静态库文件

ar -crv libstaticmath.a StaticMath.o

生成静态库libstaticmath.a。

大一点的项目会编写makefile文件（CMake等等工程管理工具）来生成静态库，输入多个命令太麻烦了。

使用静态库

编写使用上面创建的静态库的测试代码：

测试代码：

#include "StaticMath.h" #include <iostream> using namespace std;   int main(int argc, char* argv[]) {     double a = 10;     double b = 2;       cout << "a + b = " << StaticMath::add(a, b) << endl;     cout << "a - b = " << StaticMath::sub(a, b) << endl;     cout << "a * b = " << StaticMath::mul(a, b) << endl;     cout << "a / b = " << StaticMath::div(a, b) << endl;       StaticMath sm;     sm.print();       system("pause");     return 0; }

Linux下使用静态库，只需要在编译的时候，指定静态库的搜索路径（-L选项）、指定静态库名（不需要lib前缀和.a后缀，-l选项）。

# g++ TestStaticLibrary.cpp -L../StaticLibrary -lstaticmath

l  -L：表示要连接的库所在目录

l  -l：指定链接时需要的动态库，编译器查找动态连接库时有隐含的命名规则，即在给出的名字前面加上lib，后面加上.a或.so来确定库的名称。

 

Windows下创建与使用静态库

创建静态库（.lib）

如果是使用VS命令行生成静态库，也是分两个步骤来生成程序：

l  首先，通过使用带编译器选项 /c 的 Cl.exe 编译代码 (cl /c StaticMath.cpp)，创建名为“StaticMath.obj”的目标文件。

l  然后，使用库管理器 Lib.exe 链接代码 (lib StaticMath.obj)，创建静态库StaticMath.lib。

当然，我们一般不这么用，使用VS工程设置更方便。创建win32控制台程序时，勾选静态库类型；打开工程“属性面板”è”配置属性”è”常规”，配置类型选择静态库。

图：vs静态库项目属性设置

Build项目即可生成静态库。

使用静态库

测试代码Linux下面的一样。有3种使用方法：

方法一：

在VS中使用静态库方法：

l  工程“属性面板”è“通用属性”è “框架和引用”è”添加引用”，将显示“添加引用”对话框。 “项目”选项卡列出了当前解决方案中的各个项目以及可以引用的所有库。 在“项目”选项卡中，选择 StaticLibrary。 单击“确定”。

l  添加StaticMath.h 头文件目录，必须修改包含目录路径。打开工程“属性面板”è”配置属性”è “C/C++”è”常规”，在“附加包含目录”属性值中，键入StaticMath.h 头文件所在目录的路径或浏览至该目录。

编译运行OK。

图：静态库测试结果（vs）

如果引用的静态库不是在同一解决方案下的子工程，而是使用第三方提供的静态库lib和头文件，上面的方法设置不了。还有2中方法设置都可行。

方法二：

打开工程“属性面板”è”配置属性”è “链接器”è”命令行”，输入静态库的完整路径即可。

方法三：

l  “属性面板”è”配置属性”è “链接器”è”常规”，附加依赖库目录中输入，静态库所在目录；

l  “属性面板”è”配置属性”è “链接器”è”输入”，附加依赖库中输入静态库名StaticLibrary.lib。

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