C语言(库的故事)

我不种田来不种菜,不下海来不钓鱼,不会织布不裁衣,不会行医不问药,这些跟我的生存状态密切相关的技能统统不会,按理我就该饿死、馋死、冻死、病死,反正各种死,但明显我还活着,这就给今天的扯蛋留下了谈资。

上述神迹发生的原因很简单,因为我们的社会极大分工,而不是像原始社会那样自给自足。我们每个人都做一个极小领域的细活,然后在一个大系统中大家彼此依赖,每个人的专注专业加速了细分领域的效率,而协同合作又节省了大家的成本和时间,最终大家都相互受益。

这种极大减少了低效重复劳动的做法,在编程世界里面,也是必须遵循的基本原则。而这些编写出来可以被重复使用的软件模块,就是库文件。在Linux下常见的是后缀为 .a 或者 .so 的文件,在Windows下常见的是后缀为 .dll 的文件。

下面就Linux系统,简单谈谈库的来龙去脉。假设有代码 wrap1.o 和 wrap2.o,将他们做成不同的库文件:

  1. 静态库制作方法: ar rcs libx.a wrap1.o wrap2.o
  2. 动态库制作方法: gcc -shared -fPIC -o liby.so wrap1.o wrap2.o

从上面的操作看到,库文件其实都是由一堆 *.o 文件组成的集合,当我们要用到这些代码的时候,就可以不必链接这些 *.o 文件或者其源文件,而只需要链接库文件即可,比如:

gcc main.c -o main -L ./lib -lx gcc main.c -o main -L ./lib -ly

上面的例子,就是链接了 libx.a 或者 liby.so,注意,库的名字是除去前缀 lib 和后缀之后的名字。

既然有静态库和动态库,那么他们有什么区别呢? 答案很简单,静态库相当于卖书的书店,动态库相当于看书的图书馆。他们各自有各自的优缺点:

书店的优点:

  1. 将书买回家,以后书店就算火灾也不影响你看书
  2. 想看书的时候,拿起来就看,而不必跑到书店去

书店的缺点:

  1. 每个人都把自己想要的书买回家,一千个人就要一千个拷贝
  2. 书出了新版,也跟你无关,除非你再买一次

完全相对应地,来看看图书馆的情况。

图书馆的优点:

  1. 每个人都在馆里看书,一千个人也可以同时看一本书
  2. 有了新版的书,你可以随时查看,只要书的名字没变

图书馆的缺点:

  1. 突然有一天着火了,你再也无法看书了
  2. 想看书的时候,得跑一趟图书馆,需要花一点时间

上面的几个优缺点相互权衡后你会发现,节省图书拷贝,减少重复代码是最关键的地方,因此动态库(图书馆)就比静态库(书店)更具优势。所以你会看到动态库用的更多。另外再补充一点,因为动态库编译之后,你并没有将代码拷到你的程序里,而是等到你程序运行的时候,才又来找到动态库执行所需代码。就像你去图书馆浏览了一遍目录,找到你需要的书,你并不会带走,而只是心里有底了,下次来的时候还是要找到这本书才能看。

因此,运行一个连接动态库的程序,一般要设置环境变量LD_LIBRARY_PATH来告知系统动态库的具体位置,好让运行时能找到它。另外一种办法是编译时就告诉系统以后运行时动态库的位置。比如上述的例子,可以写成:

gcc main.c -o main -L ./lib -ly -Wl,-rpath=./lib

原文发布于微信公众号 - 秘籍酷(mijiku040)

原文发表时间:2019-05-17

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