Was ist der Unterschied zwischen einer statischen Linkbibliothek und einer dynamischen Linkbibliothek unter Linux?

Unterschied: 1. Das Suffix der dynamischen Bibliothek ist „.so“ und das Suffix der statischen Bibliothek ist „.a“. 2. Wenn sich die statische Funktionsbibliothek ändert, muss das Programm neu kompiliert werden, während die Änderung der dynamischen Funktionsbibliothek keine Auswirkungen auf das Programm hat. 3. Im Vergleich zu statischen Bibliotheken werden dynamische Bibliotheken beim Kompilieren nicht in den Zielcode kompiliert. Das Programm des Benutzers ruft die entsprechenden Funktionen in der Funktionsbibliothek nur dann auf, wenn die ausführbare Datei von der dynamischen Funktionsbibliothek generiert wird Relativ klein.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Linux7.3-System, Dell G3-Computer.

1. Das Grundkonzept von Bibliotheken:

Es gibt eine große Anzahl von Bibliotheken sowohl auf Windows- als auch auf Linux-Plattformen. Im Wesentlichen handelt es sich bei einer Bibliothek um eine binäre Form von ausführbarem Code, der vom Betriebssystem zur Ausführung in den Speicher geladen werden kann. Da die Natur von Windows und Linux unterschiedlich ist, sind die Binärdateien der beiden Bibliotheken nicht kompatibel. Laienhaft ausgedrückt bedeutet dies, die Zieldateien dieser häufig verwendeten Funktionen zusammenzupacken und die Schnittstelle der entsprechenden Funktion zur Vereinfachung für Programmierer bereitzustellen. Wenn Sie eine Funktion verwenden, müssen Sie nur die entsprechende Header-Datei einbinden. Je nachdem, wie die Bibliothek verwendet wird, kann sie in dynamische Bibliotheken und statische Bibliotheken unterteilt werden. Die entsprechenden Suffixe sind auf verschiedenen Plattformen ebenfalls unterschiedlich.

Unter WINDOWS: Das Suffix .dll ist eine dynamische Bibliothek und das Suffix .lib ist eine statische Bibliothek.

Unter LINUX: .so后缀为动态库，.aDas Suffix ist eine statische Bibliothek.

2. Statische Bibliothek und statischer Link

Statische Bibliothek:

Statische Bibliothek kann einfach als eine Reihe von Zieldateien betrachtet werden, das heißt, viele Zieldateien werden komprimiert und gepackt . dokumentieren. Wenn wir beispielsweise in unserer täglichen Programmierung die Funktion printf verwenden müssen, müssen wir die Bibliotheksdatei stdio.h einbinden. Wenn wir jedoch strlen verwenden, müssen wir die Bibliotheksdatei string.h einschließen Entsprechender Funktionsquellcode zur Bildung von .o. Die direkte Bereitstellung von Dateien an uns verursacht große Unannehmlichkeiten für unsere Verwaltung und Verwendung. Daher können wir das Komprimierungsprogramm „ar“ verwenden, um diese Zieldateien zusammenzukomprimieren, um eine statische Bibliotheksdatei libx.a zu bilden.

Hinweis: Statisches Bibliotheksnamensformat: lib + „Bibliotheksname“ + .a (Suffix) Beispiel: libadd.a ist eine statische Bibliothek namens add

Statischer Link:

Für statische Bibliotheken: When Das Programm wird kompiliert und verknüpft, der Bibliothekscode wird in die ausführbare Datei verknüpft und die statische Bibliothek wird nicht mehr benötigt, wenn das Programm ausgeführt wird. Während der Nutzung müssen wir lediglich die Bibliothek und die kompilierten Dateien unseres Programms miteinander verknüpfen, um eine ausführbare Datei zu bilden.

Nehmen wir ein Beispiel, um zu lernen, wie wir die Header-Dateien und Codes, die wir gleichzeitig geschrieben haben, kompilieren und verknüpfen und schließlich eine ausführbare Datei generieren:

/main.c/

#include <stdio.h>
#include "add.h"

int main()
{
	int ret = add(3, 4);
	printf("3 + 4 = %d\n",ret);

	return 0;
}

/add.c/

#include "add.h"

int add( int x, int y)
{	
	return x + y;
}


/add.h/

#pragma once
#include <stdio.h>

int add( int x, int y);

/Makefile/

main : main.c libadd.a
	gcc main.c -L . -ladd -o main
	//-L为指定路径 .为当前目录下 -l+库名字，编译器可在指定目录下自己寻找名为add的库文件
	
libadd.a : 
	gcc -c add.c -o add.o
	
	//ar -rc将多个编译后的文件打包为一个静态库文件
	ar -rc libadd.a add.o

.PHONY:clean
clean:
	rm main libadd.a

Screenshot nach dem Erstellen ausgeben:

Nachteile:

1. Verschwendung von Speicher und Speicherplatz: Statische Verknüpfung ist eine ernsthafte Verschwendung von Computerspeicher und Speicherplatz.

Angenommen, die Größe einer statischen C-Sprachbibliothek beträgt 1 MB und es gibt 100 Dateien im System, die die Bibliothek verwenden müssen. Wenn die Anzahl größer ist, werden 100 MB Speicher verschwendet wird noch mehr sein. Beispiel: Sowohl Programm 1 als auch Programm 2 müssen Lib.o verwenden. Wenn eine statische Verknüpfung verwendet wird, werden zwei Kopien dieser Datei im physischen Speicher gespeichert.

2. Probleme beim Aktualisieren:

Wenn ein Programm beispielsweise 20 Module hat und jedes Modul nur 1 MB groß ist, muss der Benutzer jedes Mal, wenn ein Modul aktualisiert wird, das 20-Millionen-Programm erneut herunterladen.

3. Dynamische Bibliothek und dynamische Verknüpfung

Dynamische Bibliothek:

Das Programm verknüpft den Code der dynamischen Bibliothek nur, wenn es ausgeführt wird, und mehrere Programme teilen sich den Code der Bibliothek . Eine mit einer dynamischen Bibliothek verknüpfte ausführbare Datei enthält nur eine Tabelle der von ihr verwendeten Funktionseintragsadressen und nicht den gesamten Maschinencode der Zieldatei, in der sich die externe Funktion befindet.

Hinweis: Benennungsformat für dynamische Bibliotheken: lib + „Bibliotheksname“ + .so (Suffix) Beispiel: libadd.so ist eine dynamische Bibliothek namens add

Dynamischer Link:

Da es bei der statischen Verknüpfung Probleme gibt Probleme wie Speicherverschwendung und Schwierigkeiten bei der Modulaktualisierung wurden durch die dynamische Verknüpfung verursacht. Die Grundidee der Implementierung besteht darin, das Programm nach Modulen in relativ unabhängige Teile aufzuteilen und diese bei laufendem Programm zu einem vollständigen Programm zu verknüpfen, anstatt alle Programmmodule wie die statische Verknüpfung zu einem einzigen Programmmodul zu verknüpfen . Durch die dynamische Verknüpfung wird der Verknüpfungsprozess also auf die Laufzeit verschoben.

同样，假如有程序1，程序2，和Lib.o三个文件，程序1和程序2在执行时都需要用到Lib.o文件，当运行程序1时，系统首先加载程序1，当发现需要Lib.o文件时，也同样加载到内存，再去加载程序2当发现也同样需要用到Lib.o文件时，则不需要重新加载Lib.o，只需要将程序2和Lib.o文件链接起来即可，内存中始终只存在一份Lib.o文件。

动态库和动态链接的例子依然使用上面的代码，输出结果也相同，唯一需要改变的就是Makefile文件。

/Makefile/
main : main.c libadd.so
	gcc main.c -L . -ladd -o main

libadd.so : 
	gcc -fPIC -shared add.c -o libadd.so
	//-shared表示输出结果是共享库类型的  -fPIC表示使用地址无关代码奇数来生产输出文件
	
.PHONY:clean
clean:
	rm main libadd.so

• 当我们生成可执行文件后，可使用ldd命令查看该可执行文件所依靠的动态库。

• 前面提到windows和Linux下库文件的后缀不同，更根本的原因在于二者文件格式都不同。可以通过file一个动态库查看Linux下动态库的文件类型其实是ELF格式。ELF动态链接文件被称为动态共享对象(DSO,Dynamic Shared Objects)，简称共享对象；在windows下，动态链接文件被称为动态链接库（Dynamic Linking Library），也就是.dll文件后缀的全称。

优点：

• ①毋庸置疑的就是节省内存；

• ②减少物理页面的换入换出；

• ③在升级某个模块时，理论上只需要将对应旧的目标文件覆盖掉即可。新版本的目标文件会被自动装载到内存中并且链接起来；

• ④程序在运行时可以动态的选择加载各种程序模块，实现程序的扩展。

四、静态库和动态库的区别

1. 静态库 

这类库的名字一般是 libxxx.a ；利用静态函数库编译成的文件比较大，因为整个 函数库的所有数据都会被整合进目标代码中，他的优点就显而易见了，即编译后的执行程序不需要外部的函数库支持，因为所有使用的函数都已经被编译进去了。当然这也会成为他的缺点，因为 如果静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译 。 

2. 动态库 

这类库的名字一般是 libxxx.so ;相对于静态函数库，动态函数库在编译的时候并没有被编译进目标代码中，你的程序执行到相关函数时才调用该函数库里的相应函数，因此动态函数库所产生的可执行文件比较小。由于函数库没有被整合进你的程序，而是程序运行时动态的申请并调用，所以程序的运行环境中必须提供相应的库。 动态函数库的改变并不影响你的程序，所以动态函数库的升级比较方便。

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