静态库与动态库的思考

前言

在上文《编译与链接过程的思考》评论中暴走大牙提到了静态库和动态库依赖的问题,还在群里提了几个测试样例和测试工程。 大致介绍下测试工程和如何进行测试: 工程P为主工程,其中有4个子工程A、B、C、D,子工程打包的库为动态库或静态库,子工程之间存在依赖关系。 通过修改主工程的依赖库,以及子工程的依赖关系以及打包类型,测试动态库依赖静态库静态库依赖动态库静态库依赖静态库的情况。

正文

在测试之前,先简单说明下静态库和动态库的打包方式

  • **Cocoa Touch Framework **
  • Maco-O Type 为 Static 打包的.framework文件为静态库
  • Maco-O Type 为 Dynamic 打包的.framework文件为动态库
  • Cocoa Touch Static Library 打包的.a文件为静态库

静态库依赖静态库

测试环境 静态库A、B、C均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

  • 静态库A:提供函数foo();
  • 静态库B:提供函数call_foo_b(); 依赖静态库A,在call_foo_b中调用foo();
  • 静态库C:提供函数foo();

测试代码

#include "BLib.h"
#include "CLib.h"

- (void)testLib {
    NSLog(@"Test A.");
    call_foo_b();
    
    NSLog(@"Test B.");
    foo();
}

测试结果

2016-12-20 09:54:12.931731 testLib[7671:4787567] Test A. call_foo in BLib. foo in ALib. 2016-12-20 09:54:12.931925 testLib[7671:4787567] Test B. foo in ALib.

  • 对于TestA,我们调用B的call_foo_b,然后在call_foo_b中又调用A的foo,打印的调用顺序为B->A,正常;
  • 对于TestB,我们引入C的头文件,然后调用C的foo,打印的调用顺序是A,异常;

结果思考? 静态库的生成只有编译,没有链接; 当工程同时存在库A和C时,两个foo的函数符号在链接的时候,先引入者优先;

验证:把工程依赖顺序从ABC改成CBA之后,结果输出变为 2016-12-20 10:19:28.613791 testLib[7691:4795943] Test A. call_foo in BLib. foo in CLib. 2016-12-20 10:19:28.613871 testLib[7691:4795943] Test B. foo in CLib.

静态库依赖动态库

测试环境 库A、B、C、D均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

  • 动态库A:提供函数foo();
  • 静态库B:提供函数call_foo_b(); 依赖动态库A,在call_foo_b中调用foo();
  • 动态库C:提供函数foo();
  • 静态库D:提供函数call_foo_d(); 依赖动态库C,在call_foo_d中调用foo();

测试代码

#include "BLib.h"
#include "DLib.h"

- (void)testLib {
    NSLog(@"Test lib.");
    call_foo_b();
    call_foo_d();
}

测试结果

2016-12-20 10:36:09.389209 testLib[7707:4799800] Test lib. call_foo in BLib. foo in ALib. call_foo in DLib. foo in ALib.

  • 对于第一组测试,我们调用静态库B的函数call_foo_b,在函数call_foo_b中调用动态库A的函数,正常
  • 对于第二组测试,我们调用静态库D的函数call_foo_d,在函数call_foo_d中调用动态库A的函数,异常;(预想中是调用动态库C的函数)

结果思考? 静态库的生成只有编译,没有链接; 那么在静态库D生成的过程中,只是确定了静态库D需要用到动态库中的foo函数; 当运行时,加载了动态库A、C,其中两个库均含有foo函数;动态链接器,按照加载的顺序,取到动态库A中的foo函数; 所以静态库B、D调用的foo函数均是动态库A中的foo函数。

验证:我们调换Link Binary With Libraries 中A和C的位置,结果如下 2016-12-20 10:35:11.048034 testLib[7705:4799491] Test lib. call_foo in BLib. foo in CLib. call_foo in DLib. foo in CLib.

动态库依赖静态库

测试环境 库A、B、C、D均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

  • 静态库A:提供函数foo();
  • 动态库B:提供函数call_foo_b(); 依赖静态库A,在call_foo_b中调用foo();
  • 静态库C:提供函数foo();
  • 动态库D:提供函数call_foo_d(); 依赖静态库C,在call_foo_d中调用foo();

测试代码

#include "BLib.h"
#include "DLib.h"

- (void)testLib {
    NSLog(@"Test lib.");
    call_foo_b();
    call_foo_d();
}

测试结果

2016-12-20 11:08:52.715415 testLib[7746:4810080] Test lib. call_foo in BLib. foo in ALib. call_foo in DLib. foo in CLib.

  • 对于第一组测试,我们调用动态库B的函数call_foo_b,在函数call_foo_b中调用静态库A的函数,正常
  • 对于第二组测试,我们调用动态库D的函数call_foo_d,在函数call_foo_d中调用静态库C的函数,正常

结果思考? 工程依赖里面只有动态库B、D,没有静态库A、C; 静态库A、C同名函数foo没有冲突; 这两个现象是原因是动态库在生成的过程中,除了编译还有链接的过程。如果动态库依赖静态库,在生成动态库时会将静态库的代码合并到动态库中。

扩展 如果动态库B、D的函数名字使用一样的call_foo,调用顺序和Link Binary With Libraries相关,与embeded的顺序无关;(embeded只是把动态库放入bundle中,关键在于链接器的顺序)

动态库依赖动态库

测试环境 动态库A、B、C、D均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

  • 动态库A:提供函数foo();
  • 动态库B:提供函数call_foo_b(); 依赖动态库A,在call_foo_b中调用foo();
  • 动态库C:提供函数foo();
  • 动态库D:提供函数call_foo_d(); 依赖动态库C,在call_foo_d中调用foo();

测试代码

#include "BLib.h"
#include "DLib.h"

- (void)testLib {
    NSLog(@"Test lib.");
    call_foo_b();
    call_foo_d();
}

测试结果

2016-12-20 11:08:52.715415 testLib[7746:4810080] Test lib. call_foo in BLib. foo in ALib. call_foo in DLib. foo in CLib.

  • 对于第一组测试,我们调用动态库B的函数call_foo_b,在函数call_foo_b中调用动态库A的foo函数,正常
  • 对于第二组测试,我们调用动态库D的函数call_foo_d,在函数call_foo_d中调用动态库C的foo函数,正常

结果思考? 四个动态库都需要Link和Embeded; 与静态库依赖动态库的测试样例不同,这次虽然动态库A、C存在同名函数foo,但是调用的时候没有冲突。 动态库依赖动态库,在生成动态库的时候不会把依赖的动态库合并到动态库中。

总结

静态库的生成只有编译,没有链接; 动态库的生成除了编译还有链接的过程; 如果动态库依赖静态库,在生成动态库时会将静态库的代码合并到动态库中;

  • 静态库A依赖静态库B,使用时需要在Link Binary With Libraries引入静态库A、B;
  • 静态库A依赖动态库B,使用时需要在Link Binary With Libraries引入静态库A和动态库B,并且在Embeded Binaries引入动态库B;
  • 动态库A依赖静态库B,使用时需要在Link Binary With Libraries引入动态库A,并且在Embeded Binaries引入动态库A;
  • 动态库A依赖动态库B,使用时需要在Link Binary With Libraries引入动态库A和B,并且在Embeded Binaries引入动态库A和B;

所有的代码都可以在这里找到。

扩展--Cocoa Touch Static Library的打包

Cocoa Touch Static Library打包出来的是.a格式的静态库,会把Link Binary With Libraries里面的静态库一起打包到.a静态库中,测试工程点我

如何打包一个静态库,但是不包含其中的依赖库文件?

引入依赖库头文件即可,因为静态库只编译不链接。(但是如果Cocoa Touch Static Library 里面填入了第三方的静态库,会自动打包)

.a和.framework都是静态库格式,只是.framework格式包括了静态库文件、头文件、资源文件,故而更容易使用。

如何直接使用.a静态库,不要静态库的头文件?

Link Binary With Libraries中添加.a静态库; 在使用静态库的函数前添加声明,但是不定义实现;

这样编译时,会根据声明在全局查找定义;

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