【C/C++】动态库和静态库

在软件开发中，库（Library）是重要的构建模块，可以提供可重用的代码和功能。动态库和静态库是两种常见的库文件形式。本文将介绍两种库的定义,并给出动态库和静态库的编译示例。

静态库与动态库的定义

静态库

静态库（Static Library）是一种库文件形式，它在编译时完整地复制到最终的可执行文件中。静态库的代码与应用程序的代码合并成一个独立的可执行文件。在链接时，链接器将静态库的代码与应用程序的代码合并，生成一个包含库代码的可执行文件。静态库的代码在编译时已经确定，无需额外加载，并且每个应用程序包含一份完整的库代码。

动态库

动态库（Dynamic Library）是一种库文件形式，它在编译时只记录对库中函数和符号的引用，并不将库的代码复制到最终的可执行文件中。动态库在运行时被加载到内存中，并通过动态链接器与应用程序建立关联，以供应用程序调用。动态库的加载发生在运行时，因此需要额外的加载步骤。动态库在内存中只加载一份，可以被多个应用程序共享。

示例

下面是一个具体的示例，展示如何创建和使用静态库和动态库。

假设我们有一个简单的数学库，其中包含两个函数：add() 和 subtract()，用于执行加法和减法操作。

创建和使用静态库的示例

1. 创建数学库的源代码文件 math.c：

// math.c

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

int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}
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2. 编译数学库为静态库 libmath.a（在 Linux 和 macOS 上）：

$ gcc -c math.c -o math.o
$ ar rcs libmath.a math.o
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3. 创建一个使用静态库的应用程序 main.c：

// main.c
#include 

// 静态库的函数声明
extern int add(int a, int b);
extern int subtract(int a, int b);

int main() {
    int result1 = add(5, 3);
    int result2 = subtract(10, 4);

    printf("Addition result: %d\n", result1);
    printf("Subtraction result: %d\n", result2);

    return 0;
}
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4. 编译并链接应用程序与静态库：

$ gcc main.c -o app -L. -lmath
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5. 运行应用程序：

$ ./app
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输出：

Addition result: 8
Subtraction result: 6
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创建和使用动态库的示例

1. 创建数学库的源代码文件 math.c（与静态库示例中的代码相同）。

2. 编译数学库为动态库 libmath.so（在 Linux 和 macOS 上）：

$ gcc -shared -fpic math.c -o libmath.so
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3. 创建一个使用动态库的应用程序 main.c（与静态库示例中的代码相同）。

4. 编译并链接应用程序与动态库：

$ gcc main.c -o app -L. -lmath
1

5. 运行应用程序之前，需要将动态库路径添加到运行时库搜索路径，或者将动态库复制到系统库路径中，或者设置 LD_LIBRARY_PATH 环境变量。假设当前目录为动态库所在的目录，可以使用以下命令运行应用程序：

$ export LD_LIBRARY_PATH=.
$ ./app
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输出：

Addition result: 8
Subtraction result: 6
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在这个示例中，首先创建了一个数学库，包含了两个函数。然后，编译数学库为静态库和动态库。接下来，编写了一个使用库函数的应用程序，并在编译和链接过程中指定了库的位置。最后，运行应用程序，它会调用数学库中的函数并打印结果。

这个示例展示了如何使用静态库和动态库，它们在编译和链接过程中有一些差异，但在应用程序中的使用方式是相同的。