0. 簡介

在Linux環境下進行開發工作，代碼要經過編譯鏈接生成二進制可執行文件，才能被CPU識別并執行；程序的編譯過程可以參考另外一篇文章《linux程序編譯過程簡析》；鏈接過程分為兩種，靜態鏈接和動態鏈接；

靜態鏈接和動態鏈接最明顯的區別是，兩者鏈接的時機不一樣；靜態鏈接在生成可執行文件時；動態鏈接在程序加載執行時；

1. 靜態鏈接

多個目標文件經過靜態鏈接生成靜態庫，靜態庫也可以看作是多個目標文件的集合；鏈接器在鏈接靜態庫時，是以目標文件為單位的，使用ar命令可以查看靜態庫中包含的目標文件；在引用靜態庫中的printf()函數時，鏈接器會把庫中包含printf()函數實現的目標文件鏈接進去，如果在這個目標文件中還有很多別的函數實現，這些沒有被實際使用到的函數也會被鏈接到結果文件中，所以應該盡量將函數實現按照功能模塊分成多個目標文件，以減少將沒有使用到的函數鏈接到可執行文件中；

靜態鏈接過程分兩步：

空間與地址的分配；掃描所有目標文件，合并相似的段，收集所有的符號信息；

符號解析與重定位；調整代碼位置；

靜態鏈接的優缺點

缺點：

浪費空間，因為每個可執行程序中對多有需要的目標文件都需要一份副本，所以多個程序對同一個目標文件有依賴，同一個目標文件會在內存中存在多個副本；

更新困難，因為庫函數修改后，需要重新進行編譯鏈接生成可執行程序；

優點：

在可執行程序中已經包含了執行程序需要的所有函數，在執行的時候運行速度更快；

2. 動態鏈接

動態鏈接的基本思想是把程序按照模塊拆分成相對獨立的部分，在程序運行時將他們鏈接形成完整的程序，而不是像靜態鏈接一樣，把所有程序模塊鏈接到一起生成一個可執行文件；

動態鏈接在程序運行時才進行鏈接形成完整的程序；程序編譯的鏈接階段，鏈接器只是拷貝了一些重定位和符號信息；在程序加載時才解析so文件中代碼和數據的引用；

某個程序在運行中要調用某個動態鏈接庫中的函數時，系統會先檢查所有正在運行的程序，內存中是否已有該庫函數的副本，如果有，則將其共享給程序，如果沒有，則鏈接載入需要的動態鏈接庫文件；被調用的動態鏈接庫函數被加載在內存的某個位置，所有調用庫文件的程序都指向這個代碼段，因此庫文件的代碼必須使用相對地址，而不是絕對地址；在編譯時，這些庫文件用來做動態鏈接庫，要用地址無關代碼；

2.1 動態鏈接過程舉例

假設有兩個程序demo1.o和demo2.o，都依賴庫文件demolib.o，如果程序demo1.o先運行，系統先把demo1.o加載到內存中，系統檢測到demo1.o中用到了庫文件demolib.o中的函數，系統會加載demolib.o和其他的依賴庫文件到內存中；

在程序demo2.o運行時，同樣加載demo2.o到內存，之后系統檢測到demo2.o也用到了demolib.o中的函數，此時由于庫文件demolib.o已經加載到內存中了，此時就不需要重新加載demolib.o文件，而是將內存中已經存在的demolib.o映射到demo2.o的虛擬地址空間中進行鏈接，形成可執行程序；

2.2 動態鏈接的優缺點

優點：

1. 即使需要每個程序都依賴同一個庫，該庫文件不會像靜態鏈接在內存中存在多分副本，而是多個程序執行時共享同一個庫函數副本；

2. 更新方便，更新時只需替換庫文件中原來的目標文件，無需將所有的程序重新編譯鏈接；在程序運行時，新版本的目標文件會被加載到內存中并進行鏈接；

缺點：

由于把鏈接操作推遲到了程序運行時，每次程序運行都需要進行鏈接，性能會有一些損失；

2.3 動態鏈接地址重定位

動態鏈接把鏈接過程推遲到了程序運行時，在生成可執行文件時，需要用到動態鏈接庫；即在生成可執行程序時，發現少了一個外部實現的函數，此時會檢查動態鏈接庫，如果檢查到該函數名時一個動態鏈接符號名，可執行程序就不會對這個符號重定位，而把這個過程推遲到程序裝載時進行；

3. 生成庫文件

3.1 生成靜態鏈接庫

源代碼文件：demo.c

鏈接庫的源代碼文件：testlib.c

$ gcc -c testlib.c -o testlib.o // 把lib.c文件編譯不鏈接，生成.o文件$ ar testlib.o -rc libtest.a // 使用ar工具把.o文件打包生成.a庫文件

3.2 靜態鏈接庫的使用

$ gcc demo.c -o demo -ltest -L. // testlib.a庫在鏈接時使用-ltest

-L：表示要鏈接的庫所在的目錄

-l：指定鏈接的庫，編譯器查找鏈接庫時會在名稱前加上lib，后邊加上.a或.so來確定庫名稱；

3.3 生成動態鏈接庫

源代碼文件：demo.c

鏈接庫的源代碼文件：testlib.c

$ gcc -fPIC -c testlib.c -o testlib.o // 編譯不鏈接$ gcc -shared testlib.o -o libtest.so // 使用-shared生成動態鏈接庫

-fPIC：用來創建與地址無關的編譯程序，為了在多個程序間共享

-shared：指定生成動態鏈接庫

也可以將以上兩步操作合并為一步

$ gcc -fPIC -shared testlib.c -o libtest.so

3.4 動態鏈接庫的使用

$ gcc demo.c -o demo -ltest -L. ? ? // testlib.a庫在鏈接時使用-ltest

由于動態鏈接庫是在程序加載執行時進行鏈接，所以在系統加載可執行程序時，需要庫文件的名字和絕對路徑，還需要系統提供的動態加載器；對于ELF格式的可執行文件，動態加載器是ld-linux.so*，它會先后搜索ELF文件中DT_RPATH段、環境變量LD_LIBRARY_PATH、/etc/ld.so.cache文件列表、/lib/,/usr/lib目錄，找到鏈接庫文件后將其加載到內存；

在程序執行時需要能夠找到鏈接庫文件：

1) 將庫文件安裝到/lib或/usr/lib目錄下；

2) 如果庫文件安裝在其他目錄，需要將路徑添加到/etc/ld.so.cache文件中，添加步驟如下：

a) 編輯/etc/ld.so.conf文件，加入庫文件所在目錄的路徑；

b) 運行ldconfig，重建/etc/ld.so.cache文件；

4. 總結

在網上看到有的文章中把程序和庫文件的靜態和動態鏈接方式，比作書本和筆記的關聯方式；

把書本上的內容比作程序，把參考書或者黑板上的筆記比作是要鏈接的目標；

靜態鏈接，就像是把筆記抄寫到書本上，或者抄寫到活頁上，粘貼到書本上，將筆記和書本合為一個整體；這樣即使忘了帶參考書，或者黑板上的筆記被擦掉，都不會影響，因為筆記和書本已經融合了；

優點是，效率更高了，看書方便多了；缺點是書本越來越厚；

動態鏈接，就像是在書本中標記筆記的位置注釋，如：該部分參考什么什么書，第幾頁等信息，把筆記和書本分離稱互相獨立的個體，將筆記單獨整理稱庫文件；在閱讀到注釋的地方，需要翻看筆記時才按照注釋索引，查找筆記中對應的內容；動態鏈接的方式，需要書本和筆記同時在手，才能正常閱讀；

優點是，不影響書本的空間；缺點是，查找筆記的效率比較低；

參考資料

《程序員的自我修養----鏈接、裝載與庫》

靜態鏈接與動態鏈接的區別和使用

深入淺出靜態鏈接和動態鏈接

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的静态库调用_静态链接和动态链接对比简析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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