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C++静态库与动态库的区别

在日常开发中,其实大部分时间我们都会和第三方库或系统库打交道。在 Android 开发音视频开发领域,一般会用到 FFmepg、OpenCV、OpenGL 等等开源库, 我们一般都会编译成动态库共我们程序使用。对于类 unix 系统,静态库为 .a, 动态库为 .so。而 windows 系统静态库为 .lib, 动态库为.dll。

静态链接库

回顾程序编译的四个步骤:

预编译 -> 编译 -> 汇编 -> 链接

静态库和动态库就是在链接阶段行为不同,静态库会在链接阶段将汇编生成的目标文件 .o 与引用的库一起链接打包到可执行文件中。静态库其实就是一系列目标文件的集合,可以用 ar 工具打包生成。静态库特点有:

  • 静态库对函数的链接在编译时期完成
  • 程序在运行时与函数库再无关系
  • 浪费资源空间,因为所有相关的目标文件都会被链接到一个可执行文件中

我们来看一个例子:

// 头文件 Math.hpp
#ifndef Math_hpp
#define Math_hpp

#include <stdio.h>

extern int add(int a, int b);


#endif /* Math_hpp */

复制代码
// Math.hpp 实现文件
#include "Math.hpp"

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


复制代码
// main.cpp main 函数入口
#include <iostream>

extern int add(int a, int b);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    
    using std::cout;
    using std::endl;

    cout << "add 2 3: " << add(2, 3) << endl;

    
    return 0;
}

复制代码

使用 clang 生成编译成目标文件

clang++ -c Math.cpp

接着使用 ar 命令打包目标文件,生成静态库文件 libmath.a

ar -r libmath.a Math.o

ar 命令有一些常用参数:

  • -t: 按顺序显示归档中的文件名
  • -d: 从归档中删除指定文件

链接静态库

clang++ main.cpp -L. -lmath -o main

生成成功后,执行 ./main 执行

解释下参数:

  • -L: 表示要链接的库所在目录,如果不指定就会在系统 usr/lib 或 usr/local/lib 下查找
  • -l: 指定链接时的动态库或静态库,如果有动态将会优先被链接

动态链接库

使用动态库的原因,正式因为静态库很耗费内存空间,并且静态库更新简直是灾难,如果库源码发生变动,那么静态库将不得不重新生成。

动态库特点如下:

  • 延迟加载一些库函数,既用到才加载
  • 动态库可以同时被多个程序共享,节省内存

借着上面的例子,显示动态库的使用,首先,生成动态链接库文件

clang++ Math.o -shared -fPIC -Wall -o libmath.so

生成动态链接库文件后,再使用如下命令生成可执行文件

clang++ main.cpp -L. -lmath -o main

执行 ./main

参数说明:

  • -shared: 表示生成的是动态链接库
  • -fPIC: 生成位置独立的代码,用于编译共享库。在任意内存空间都可以被加载
  • -Wall: 生成所有警告信息
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