C++静态库与动态库深入研究——动态库篇！

墨蓝 2022-10-31 10:59 217阅读 0赞

# 一、动态库 #

通过之前静态库那篇文章的介绍。发现静态库更容易使用和理解，也达到了代码复用的目的，那为什么还需要动态库呢？

## ##

### **1、为什么还需要动态库？** ###

为什么需要动态库，其实也是静态库的特点导致。

**▶ 空间浪费是静态库的一个问题。**

![8608ba033689283a6b90f88ba7776426.png][]

▶ **另一个问题是静态库对程序的更新、部署和发布页会带来麻烦。**如果静态库liba.lib更新了，所以使用它的应用程序都需要重新编译、发布给用户（对于玩家来说，可能是一个很小的改动，却导致整个程序重新下载，全量更新）。

> 动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入。不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例，规避了空间浪费问题。动态库在程序运行是才被载入，也解决了静态库对程序的更新、部署和发布页会带来麻烦。用户只需要更新动态库即可，增量更新。

**动态库特点总结：**

✪ 动态库把对一些库函数的链接载入推迟到程序运行的时期。

✪ 可以实现进程之间的资源共享。（因此动态库也称为共享库）

✪ 将一些程序升级变得简单。

✪ 甚至可以真正做到链接载入完全由程序员在程序代码中控制（显示调用）。

**Window与Linux执行文件格式不同，在创建动态库的时候有一些差异。**

✪ 在Windows系统下的执行文件格式是PE格式，动态库需要一个DllMain函数做出初始化的入口，通常在导出函数的声明时需要有\_declspec(dllexport)关键字。

✪ Linux下gcc编译的执行文件默认是ELF格式，不需要初始化入口，亦不需要函数做特别的声明，编写比较方便。

与创建静态库不同的是，不需要打包工具（ar、lib.exe），直接使用编译器即可创建动态库。

## ##

### **2、Linux下创建与使用动态库** ###

linux动态库的命名规则为：

动态链接库的名字形式为 libxxx.so，前缀是lib，后缀名为“.so”。

✪ 针对于实际库文件，每个共享库都有个特殊的名字“soname”。在程序启动后，程序通过这个名字来告诉动态加载器该载入哪个共享库。

✪ 在文件系统中，soname仅是一个链接到实际动态库的链接。对于动态库而言，每个库实际上都有另一个名字给编译器来用。它是一个指向实际库镜像文件的链接文件（lib+soname+.so）。

## ##

### **3、创建动态库（.so）** ###

编写四则运算动态库代码：

#pragma once
    
    class DynamicMath
    
    {
    
    public:
    
            DynamicMath(void);
    
            ~DynamicMath(void);
    
            static double add(double a, double b);
    
            static double sub(double a, double b);
    
            static double mul(double a, double b);
    
            static double div(double a, double b);
    
            void print();
    
    };

首先，生成目标文件，此时要加编译器选项-fpic

> g++ -fPIC -c DynamicMath.cpp

\-fPIC 创建与地址无关的编译程序（pic，position independent code），是为了能够在多个应用程序间共享。

然后，生成动态库，此时要加链接器选项-shared

> g++ -shared -o libdynmath.so DynamicMath.o

\-shared指定生成动态链接库。

![2e5ed4e5ee18abf20ee782920b3d368d.png][]

其实上面两个步骤可以合并为一个命令：

> g++ -fPIC -shared -o libdynmath.so DynamicMath.cpp

## ##

### **4、使用动态库** ###

编写使用动态库的测试代码：

#include "../DynamicLibrary/DynamicMath.h"
    
    #include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    int main(int argc, char* argv[])
    
    {
    
        double a = 10;
    
        double b = 2;
    
        cout << "a + b = " << DynamicMath::add(a, b) << endl;
    
        cout << "a - b = " << DynamicMath::sub(a, b) << endl;
    
        cout << "a * b = " << DynamicMath::mul(a, b) << endl;
    
        cout << "a / b = " << DynamicMath::div(a, b) << endl;
    
        DynamicMath dyn;
    
        dyn.print();
    
        return 0;
    
    }

引用动态库编译成可执行文件（跟静态库方式一样）：

> g++ TestDynamicLibrary.cpp -L../DynamicLibrary -ldynmath

然后运行：./a.out，发现竟然报错了！！！

![3a41c55f23f059f59692264963efb2ae.png][]

可能大家会猜测，是因为动态库跟测试程序不是一个目录，那我们验证下是否如此：

![5b22b1d00ecad39b4e597a5b2ca4ca51.png][]

发现还是报错！！！那么，在执行的时候是如何定位共享库文件的呢？

**1) **当系统加载可执行代码时候，能够知道其所依赖的库的名字，但是还需要知道绝对路径。此时就需要系统动态载入器(dynamic linker/loader)。

**2) **对于elf格式的可执行程序，是由ld-linux.so\*来完成的，它先后搜索elf文件的 DT\_RPATH段—环境变量LD\_LIBRARY\_PATH—/etc/ld.so.cache文件列表—/lib/,/usr/lib 目录找到库文件后将其载入内存。

——————————

**如何让系统能够找到它：**

✪ 如果安装在/lib或者/usr/lib下，那么ld默认能够找到，无需其他操作。

✪ 如果安装在其他目录，需要将其添加到/etc/ld.so.cache文件中，步骤如下：

1. 编辑/etc/ld.so.conf文件，加入库文件所在目录的路径

2. 运行ldconfig ，该命令会重建/etc/ld.so.cache文件

我们将创建的动态库复制到/usr/lib下面，然后运行测试程序。

![d29d221efcce95bb8e804bc423b12a9c.png][]

## 二、Windows下创建与使用动态库 ##

### **1、创建动态库（.dll）** ###

与Linux相比，在Windows系统下创建动态库要稍微麻烦一些。首先，需要一个DllMain函数做出初始化的入口（创建win32控制台程序时，勾选DLL类型会自动生成这个文件）：

// dllmain.cpp : Defines the entry point for the DLL application.
    
    #include "stdafx.h"
    
    BOOL APIENTRY DllMain( HMODULE hModule,
    
                          DWORD  ul_reason_for_call,
    
                          LPVOID lpReserved
    
                        )
    
    {
    
        switch (ul_reason_for_call)
    
        {
    
        case DLL_PROCESS_ATTACH:
    
        case DLL_THREAD_ATTACH:
    
        case DLL_THREAD_DETACH:
    
        case DLL_PROCESS_DETACH:
    
            break;
    
        }
    
        return TRUE;
    
    }
    
    通常在导出函数的声明时需要有_declspec(dllexport)关键字：
    
    #pragma once
    
    class DynamicMath
    
    {
    
    public:
    
        __declspec(dllexport) DynamicMath(void);
    
        __declspec(dllexport) ~DynamicMath(void);
    
        static __declspec(dllexport) double add(double a, double b);//加法
    
        static __declspec(dllexport) double sub(double a, double b);//减法
    
        static __declspec(dllexport) double mul(double a, double b);//乘法
    
        static __declspec(dllexport) double div(double a, double b);//除法
    
        __declspec(dllexport) void print();
    
    };

生成动态库需要设置工程属性，打开工程“属性面板”→”配置属性”→”常规”，配置类型选择动态库。

![a2417c5445dca336bc72dd7e14aebcb9.png][]

Build项目即可生成动态库。

## ##

### **2、使用动态库** ###

创建win32控制台测试程序：

#include "stdafx.h"
    
    #include "DynamicMath.h"
    
    #include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
    
    {
    
        double a = 10;
    
        double b = 2;
    
        cout << "a + b = " << DynamicMath::add(a, b) << endl;
    
        cout << "a - b = " << DynamicMath::sub(a, b) << endl;
    
        cout << "a * b = " << DynamicMath::mul(a, b) << endl;
    
        cout << "a / b = " << DynamicMath::div(a, b) << endl;
    
        DynamicMath dyn;
    
        dyn.print();
    
        system("pause");
    
        return 0;
    
    }

**▶ 方法一：**

工程“属性面板”→“通用属性”→“框架和引用”→”添加引用”，将显示“添加引用”对话框。

“项目”选项卡列出了当前解决方案中的各个项目以及可以引用的所有库。 在“项目”选项卡中，选择 DynamicLibrary。 单击“确定”。

![ae4a041a91ec6ed6116263a13a03e259.png][]

添加DynamicMath.h 头文件目录，必须修改包含目录路径。打开工程“属性面板”→”配置属性”→“C/C++”→” 常规”，在“附加包含目录”属性值中，键入DynamicMath.h 头文件所在目录的路径或浏览至该目录。

![ccb2354eb9d087d5f16e297d013c7e63.png][]

编译运行OK。

![321d81b6764af0cf1c35a0b07828506d.png][]

**▶ **方法二：

“属性面板”→”配置属性”→“链接器”→”常规”，附加依赖库目录中输入，动态库所在目录；

![145e7130eedaf303ac5a382dd75fbab2.png][]

“属性面板”→”配置属性”→“链接器”→”输入”，附加依赖库中输入动态库编译出来的DynamicLibrary.lib。

![0fe5422f9bad6c9bdeaff252e501d07b.png][]

###    静态库与动态库深入研究——总结 ###

结合之前的静态库与本篇动态库，总结出来二者的不同点在于代码被载入的时刻不同。

✪ 静态库在程序编译时会被连接到目标代码中，程序运行时将不再需要该静态库，因此体积较大。

✪ 动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入，因此在程序运行时还需要动态库存在，因此代码体积较小。

动态库的好处是，不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例。带来好处的同时，也会有问题！如经典的DLL Hell问题，关于如何规避动态库管理问题，可以自行查找相关资料。

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[321d81b6764af0cf1c35a0b07828506d.png]: /images/20221024/26d0c341fedd459db3c360fbc7205ba9.png
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