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另外,.net平台的类库(托管dll,managed code),虽然也是dll后缀,作用也类似于本地代码dll(Native code),但是编写和调用与原生链接库有较大不同,且只能被托管代码调用,本文不作介绍

静态链接库:编译时,连接器找出程序需要的函数,从静态库中拷贝到执行文件。连接成功后,程序不在需要静态库。也就是说,编译完后程序不需要静态库就可以运行。

静态库是一个或者多个obj文件的打包,所以有人干脆把从obj文件生成lib的过程称为Archive(存档),即合并到一起。比如你链接一个静态库,如果其中有错,它会准确的找到是哪个obj有错,静态lib只是壳子。

动态链接库:程序在运行时,才调用动态链接库。操作系统首先会查看内存中是否已经有该动态链接库的函数,如果有则共享该数据,没有才载入。

windows平台链接库

静态链接库(.lib)

静态库其实就是.o中间文件的集合,可以直接链接到新的文件,和源代码重用有相似作用。以.lib作为后缀名

在windows平台,动态链接库dll生成时,也可以同时生产一个.lib文件,这个文件不是静态链接库,而是dll的导入库,仅包含dll里的函数声明信息(方便调用dll),不能作为静态链接库用。

静态库编写

在windows平台,静态链接库需要在函数声明前加入 extern ,示例如下:

extern int test(int a, int b)

如果cpp源代码,且希望库可以被c代码调用则需要函数声明前加入 extern "C" ,即 extern "C" int test(int a, int b)

在传统c中头文件中用 #ifndef __STATIC_H__ #define __STATIC_H__ #endif 形式避免重复引入头文件,c99可以不用这样。

静态链接库调用

#include "..\\lib\\libTest.h"
#pragma comment(lib,"..\\debug\\libTest.lib")
//#pargma语句指定与静态库一起链接
//(或者在IDE的lib栏中填入lib文件的路径,在IDE的lib目录栏填入lib所在文件夹目录)
//相对路径适用"/",windows中可以用"\\"

静态链接库的使用需要库的开发者提供生成库的.h头文件和.lib文件。

因为静态链接库是将全部指令都包含入调用程序生成的EXE文件中。因此如果用的是静态链接库,那么也就不存在“导出某个函数提供给用户使用”的情况,要想用就得全要!要不就都别要!

动态链接库(.dll)

动态链接库声明方式

#ifdef _DLL
#define DLLAPI __declspec(dllexport)
#else
#define DLLAPI __declspec(dllimport)
#endif
DLLAPI int test(int a, int b);
//需要导出的函数需要加DLLAPI宏,仅在dll内调用的函数不需要用DLLAPI宏。
DLLAPI int __stdcall test2(int a);
//使用stdcall调用方式,建议采用(C#只支持stdcall调用)。

__declspec (dllexport):标志着这个这个函数将成为对外的接口。

简单说明:

  • 使用包含在DLL的函数,必须将其导入。导入操作时通过dllimport来完成的。
  • dllexport和dllimport都是vc(visual C++)和bc(Borland C++)所支持的扩展的关键字。但是dllexport和dllimport关键字不能被自身所使用,因此它的前面必须有另一个扩展关键字__declspec。通用格式为:__declspec(specifier)
  • 如果用户的DLL被编译成一个C++程序,而且希望C程序也能使用它,就需要增加“C”的连接说明。#define DllAPI extern “C”__declspec(dllexport),这样就避免了标准C++命名损坏。(当然,如果正在编译的是C程序,就不要加入extern “C”,因为不需要它,而且编译器也不接受它)。
  • windows下用cl.exe编译c代码

    cl /c *.c /D_DLL
    link *.obj /out:test.exe /SUBSYSTEM:CONSOLE /MACHINE:X86
    link *.obj /dll /implib:test.lib /out:test.dll //验证成功
    
    cl *.obj /LD
    cl *.c /LD  /D_DLL /Fe:test.dll //已验证(/D_DLL_E可以用/D "_DLL_E" or /D _DLL)
    

    调用动态链接库

    动态链接库调用方式分两种,隐式调用(静态加载)和显式调用(动态加载)。静态加载是在程序开始运行时就加载,动态加载是在需要时才加载。

    动态链接库的使用需要库的开发者提供生成的.lib文件和.dll文件,或者只提供dll文件。(如果使用C#.net的P/Invoke方法调用,则不需要.lib文件)

    如果只有dll文件,可以用mingw的工具用下列方法导出对应lib文件(在linux上尚不知道怎么安装pexports和dlltool工具):

    pexports test.dll > test.def
    dlltool -D test.dll -d test.def -l test.lib
    

    也可以使用VC的dumpbin和lib工具

    dumpbin /EXPORTS test.dll > test.def
    !  通过dumpbin产生的def文件,需要手工修改成符合DEF格式,如:
    !   LIBRARY MyNet.dll
    !      EXPORTS
    !        ??0IAccessContrl@@QAE@ABV0@@Z  // 这一行也可以只有函数名,根据def文件确定
    lib /def:test.def /machine:i386 /out:test.lib
    

    动态链接库在静态调用时,需要提供.lib(该.lib文件不是静态链接库)文件,称为引入库,它主要提供被Dll导出的函数和符号名称,使得链接的时候能够找到dll中对应的函数映射。

    静态链接方式调用dll
  • 包含dll的头文件
  • 采用#pragma comment(lib,"..\\debug\\libTest.lib")导入动态库生成的*.lib文件(到入库文件)
  • 将动态链接库生产的.dll文件放到调用的exe或dll同一目录下
  • 动态加载方式调用dll
    //test.dll中的int add(int x, int y)函数调用过程
    typedef int (* FunPtr)(int,int);
    FunPtr funPtr;
    Handle handle=LoadLibrary("test.dll");
    funPtr=(FunPtr)GetProcAddress(handle, "add");
    funPtr(2,3);
    FreeLibrary(handle);
    

    动态链接库dll搜索路径

    无论调用native dll的代码是native代码还是.net 托管代码,搜索方式都遵循如下规则(与调用托管dll类库不同)

    假如安全DLL搜索模式启用,搜索顺序如下:

  • 应用程序所在的路径
  • Windows SYSTEM目录。通过调用GetSystemDirectory函数可以获取这个目录的路径。
  • 16位系统的目录。并没有函数可以获取这个目录的路径,但是它会被查找。
  • Windows目录。通过调用GetWindowsDirectory函数可以获取这个目录的路径。
  • PATH环境变量指定的路径。请注意,这并不包括每个应用程序的应用程序路径注册表项中指定。在应用程序路径注册表项的键值并不作为DLL的搜索路径。
  • 假如安全DLL搜索模式禁用,搜索顺序如下:

  • 应用程序所在的路径
  • Windows SYSTEM目录。通过调用GetSystemDirectory函数可以获取这个目录的路径。
  • 16位系统的目录。并没有函数可以获取这个目录的路径,但是它会被查找。
  • Windows目录。通过调用GetWindowsDirectory函数可以获取这个目录的路径。
  • PATH环境变量指定的路径。请注意,这并不包括每个应用程序的应用程序路径注册表项中指定。在应用程序路径注册表项的键值并不作为DLL的搜索路径。
  • 用SetDllDirectory函数增加程序加载时的dll搜索路径
  • 如果path环境变量使用的是相对路径,则相对路径个根是打开当前进程的程序的路径。
  • 延迟加载(delayload)

    延迟加载就是指被指定为delay load的dll只有当需要的时候才会真正载入进程空间。如果要通过设置path环境变量来指定dll加载路径的话最好先增加设置对应dll 延迟加载 选项。在调用dll的程序中设置path环境变量后,只有先设置了延迟加载dll,path才会对dll起作用,否则会先调用dll,后设置环境变量,导致出错。

    |- main.exe |- dir1 |- a.dll |- dir2 |- b.dll

    main调用了a.dll,a.dll调用了b.dll

  • 在main中直接添加dir1和dir2到path路径,可以正常工作
  • 在a.dll中添加dir2路径到path环境变量就必须在链接时设置dll延迟加载选项
  • 在main中设置环境变量时相对路径是要设置为相对root目录。
  • 设置dll延迟加载选项delay load的方法:

  • 在源代码的开头加上#pragma comment(lib, "DelayImp.lib"),如果你使用vs也可以在input里面加上这么一项。
  • 在编译的时候加上delay选项(也可以在vs项目属性中设置)
  • cl x.c /link /DELAYLOAD:xxx.dll
  • link x.o /DELAYLOAD:xxx.dll
  • 如果包含dll路径的path环境变量在构造函数内声明,则建议写在在static静态构造函数里,因为在.net里会第一时间调用静态构造函数,否则的话可能会先初始化类成员(如果类成员类型是dll内的就悲剧了)

    linux平台链接库

    linux平台链接库的编写和正常c函数编写相同,不需要像windows平台特殊声明,仅需要在编译时设置相应选项。

    静态链接库

    静态链接库(static library)也被成为存档文件(archive),是一个存储了多个对象文件(object frile)的单一文件。编译器在得到一个存档文件后,会在这个存档文件中寻找需要的对象文件,将其提取出来,然后与连接一个单独的对象文件一样将其连接到你的程序中。

    可以使用 ar 命令创建存档文件。传统上,存档文件使用.a最为后缀名,用lib作为前缀。下面的命令可以将sub.o add.o合并成一个libmyfun.a:

    ar cr libmyfun.a sub.o add.o//cr 为ar的选项,创建的意思

    或者采用如下方式:

    gcc -o add.a -c add.c -static
    gcc -o min.a -c min.c -static
    ar -rc libmath.a add.a min.a
    

    调用静态库命令

    # 生成可执行文件
    gcc -o test test.o libmath.a -L../lib 
    gcc -o test test.c -lmath -I../include -L../lib 
      

    其中:-I后为静态库头文件路径,-L后为静态库路径。-I和-L后可以空一格,也可以不空一格直接写路径。

    其中:-lmath表示要链接的库时libmath.a

    动态链接库

    共享库(shared library,也被称为共享对象shared object或动态链接库dynamically linked library)。当一个共享库被链接到程序中的时候,程序本身并不会包含共享库中出现的代码。程序仅包含一个对共享库的引用。当系统中有多个程序链接到同一个共享库的时候,它们都将引用这个共享库而不是将代码直接包含在自身程序中——正因为如此,我们说这个库被所有这些程序“共享”。

    创建动态链接库

    要创建一个共享库,你必须在编译那些用于生成共享库的对象时为编译器指定–fPIC选项。

    Position Independent Code (PIC)

    # 编译各个.o文件
    gcc -c -fPIC -o library1.o library1.c       
    gcc -c -fPIC -o library2.o library2.c       
    gcc -c -fPIC -o libraryN.o libraryN.c
    # 连接成动态库
    gcc -shared -o libmydll.so lib1.o lib2.o .... libN.o
    
    # 也可以直接使用一条命令
    gcc -fPIC -shared -o libtest.so lib_test.c
    

    使用动态链接库

    gcc -o main main.c ./libtest.so //编译时指定搜索路径

    cp ./libtest /usr/lib 然后 gcc -o test test.c libtest.so //so即使在当前文件夹下也找不到,必须在/usr/lib等环境变量路径下。 

    动态链接库的路径搜索问题

    动态库的搜索路径搜索的先后顺序是:

  • 编译目标代码时指定的动态库搜索路径;
  • 环境变量LD_LIBRARY_PATH指定的动态库搜索路径;
  • 配置文件/etc/ld.so.conf中指定的动态库搜索路径;//只需在在该文件中追加一行库所在的完整路径如”/root/test/conf/lib”即可,然后ldconfig是修改生效。
  • 默认的动态库搜索路径/lib;
  • 默认的动态库搜索路径/usr/lib。
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