函数的重要性

我们在编写一个C语言程序的时候，经常会遇到好多重复或常用的部分，如果每次都重新编写固然是可以的，不过那样会大大降低工作效率，并且影响代码的可读性，更不利于后期的代码维护。我们可以把他们制作成相应的功能函数，使用时直接调用就会很方便，还可以进行后期的功能升级。

例如我要在一段代码中多次交换两个变量的值，我可以在代码中多次写入：

i=x;
x=y;
y=i;

不过这样未免有点麻烦我们可以编写一个change_two_int()函数进行简化。

定义如下函数：

void change_two_int( int *a，int *b ){int c;c=*a;a=b;*b=c;}

这样每次要进行交换时只需调用change_two_int(&x , &y); 即可，是否方便了许多？

那么，我们要讨论的和这些有什么关系呢？库通俗的说就是把这些常用函数的目标文件打包在一起，提供相应函数的接口，便于程序员使用。库是别人写好的现有的，成熟的，可以复用的代码，我们只需要知道其接口如何定义，便可以自如使用。

共享库=静态库

现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库，不可能每个人的代码都从零开始，因此库的存在意义非同寻常。比如我们常使用的printf函数，就是C标准库提供的函数。我们在使用时只需要包含相应的头文件就可以使用（非静态编译还要有相应的库文件）。而不用关心printf函数具体是如何实现的，这样就大大提高了程序员编写代码的效率。

从使用方法上分库大体上可以分为两类：静态库和共享库。

在windows中静态库是以.lib为后缀的文件，共享库是以.dll为后缀的文件。在linux中静态库是以.a为后缀的文件，共享库是以.so为后缀的文件。

以linux下的静态库和动态库为例我们研究一下，首先我们看一下他们的生成方式。

▶静态库

• 首先将源文件编译成目标文件：gcc –c a.c b.c

• 生成静态库：ar –rc libstatic.a a.o b.o

▶共享库

• 同静态库一样编译成目标文件：gcc –c a.c b.c

• 生成共享库：gcc –fPIC –shared –o libshared.so a.o b.o

由此可见静态库和动态库都是对目标文件的处理，也可以说库文件已经是机器码文件了，静态库和共享库的加载过程有很大的区别。

• 静态库的链接方法：

gcc –o staticcode –L. –lstatic main.c –static(默认库在当前文件夹)

• 共享库的链接方法：

gcc –o sharedcode -L. –lshared main.c(默认库在当前文件夹)

静态库

当程序与静态库连接时，库中目标文件所含的所有将被程序使用的函数的机器码被copy到最终的可执行文件中。这就会导致最终生成的可执行代码量相对变多，相当于编译器将代码补充完整了，优点是这样运行起来相对就快些。

不过会有个缺点：占用磁盘和内存空间。静态库会被添加到和它连接的每个程序中，而且这些程序运行时，都会被加载到内存中。无形中又多消耗了更多的内存空间。

动态库

与共享库连接的可执行文件只包含它需要的函数的引用表，而不是所有的函数代码，只有在程序执行时, 那些需要的函数代码才被拷贝到内存中。

优点：这样就使可执行文件比较小，节省磁盘空间，更进一步，操作系统使用虚拟内存，使得一份共享库驻留在内存中被多个程序使用，也同时节约了内存。

缺点：不过由于运行时要去链接库会花费一定的时间，执行速度相对会慢一些，总的来说静态库是牺牲了空间效率，换取了时间效率，共享库是牺牲了时间效率换取了空间效率，没有好与坏的区别，只看具体需要了。

另外，一个程序编好后，有时需要做一些修改和优化，如果我们要修改的刚好是库函数的话，在接口不变的前提下，使用共享库的程序只需要将共享库重新编译就可以了，而使用静态库的程序则需要将静态库重新编译好后，将程序再重新编译一遍。这也是使用过程当中的差别，以现在的项目举例，在远程更新的时候，如果只是*.so动态库封装内容变化了，那么只需要更新*.so即可。

总结

▶静态库和动态库在两种系统下存在形式

Windows下：

• .dll动态库

• .lib静态库

• 库即为源代码的二进制文件

Linux下：

• .so动态库

• .a静态库

▶静态库和动态库的优缺点

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。

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

（1）库文件是如何产生的在linux下？

静态库的后缀是.a，它的产生分两步：

• 由源文件编译生成一堆.o，每个.o里都包含这个编译单元的符号表。

• ar命令将很多.o转换成.a，成文静态库。

动态库的后缀是.so，它由gcc加特定参数编译产生。

例如：

gcc−fPIC−c∗.cgcc−fPIC−c∗.c gcc -shared -Wl,-soname, libfoo.so.1 -olibfoo.so.1.0 *.

（2）库文件是如何命名的，有没有什么规范？

在linux下，库文件一般放在/usr/lib和/lib下：

• 静态库的名字一般为libxxxx.a，其中xxxx是该lib的名称。

• 动态库的名字一般为libxxxx.so.major.minor，xxxx是该lib的名称，major是主版本号， minor是副版本号。

（3）如何知道一个可执行程序依赖哪些库？

ldd命令可以查看一个可执行程序依赖的共享库。

例如 #ldd /bin/lnlibc.so.6，可以看到ln命令依赖于libc库和ld-linux库：

=> /lib/libc.so.6 (0×40021000)/lib/ld-linux.so.2

=> /lib/ld- linux.so.2 (0×40000000)

（4）可执行程序在执行的时候，如何定位共享库文件？

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(dynamiclinker/loader)。