C++靜態庫與動態庫深入研究——動態庫篇！-有解無憂

一、動態庫

通過之前靜態庫那篇文章的介紹，發現靜態庫更容易使用和理解，也達到了代碼復用的目的，那為什么還需要動態庫呢？

1、為什么還需要動態庫？

為什么需要動態庫，其實也是靜態庫的特點導致，

? 空間浪費是靜態庫的一個問題，

? 另一個問題是靜態庫對程式的更新、部署和發布頁會帶來麻煩，如果靜態庫liba.lib更新了，所以使用它的應用程式都需要重新編譯、發布給用戶（對于玩家來說，可能是一個很小的改動，卻導致整個程式重新下載，全量更新），

動態庫在程式編譯時并不會被連接到目標代碼中，而是在程式運行是才被載入，不同的應用程式如果呼叫相同的庫，那么在記憶體里只需要有一份該共享庫的實體，規避了空間浪費問題，動態庫在程式運行是才被載入，也解決了靜態庫對程式的更新、部署和發布頁會帶來麻煩，用戶只需要更新動態庫即可，增量更新，

動態庫特點總結：

? 動態庫把對一些庫函式的鏈接載入推遲到程式運行的時期，

? 可以實作行程之間的資源共享，（因此動態庫也稱為共享庫）

? 將一些程式升級變得簡單，

? 甚至可以真正做到鏈接載入完全由程式員在程式代碼中控制（顯示呼叫），

Window與Linux執行檔案格式不同，在創建動態庫的時候有一些差異，

? 在Windows系統下的執行檔案格式是PE格式，動態庫需要一個DllMain函式做出初始化的入口，通常在匯出函式的宣告時需要有_declspec(dllexport)關鍵字，

? Linux下gcc編譯的執行檔案默認是ELF格式，不需要初始化入口，亦不需要函式做特別的宣告，撰寫比較方便，

與創建靜態庫不同的是，不需要打包工具（ar、lib.exe），直接使用編譯器即可創建動態庫，

2、Linux下創建與使用動態庫

linux動態庫的命名規則為：

元件的名字形式為 libxxx.so，前綴是lib，后綴名為“.so”，

? 針對于實際庫檔案，每個共享庫都有個特殊的名字“soname”，在程式啟動后，程式通過這個名字來告訴動態加載器該載入哪個共享庫，

? 在檔案系統中，soname僅是一個鏈接到實際動態庫的鏈接，對于動態庫而言，每個庫實際上都有另一個名字給編譯器來用，它是一個指向實際庫鏡像檔案的鏈接檔案（lib+soname+.so），

3、創建動態庫（.so）

撰寫四則運算動態庫代碼：

#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，生成目標檔案，此時要加編譯器選項-fpic

g++ -fPIC -c DynamicMath.cpp

-fPIC 創建與地址無關的編譯程式（pic，position independent code），是為了能夠在多個應用程式間共享，

然后，生成動態庫，此時要加聯結器選項-shared

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

-shared指定生成元件，

其實上面兩個步驟可以合并為一個命令：

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

4、使用動態庫

撰寫使用動態庫的測驗代碼：

#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;

}

參考動態庫編譯成可執行檔案（跟靜態庫方式一樣）：

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

然后運行：./a.out，發現竟然報錯了！！！

可能大家會猜測，是因為動態庫跟測驗程式不是一個目錄，那我們驗證下是否如此：

發現還是報錯！！！那么，在執行的時候是如何定位共享庫檔案的呢？

1) 當系統加載可執行代碼時候，能夠知道其所依賴的庫的名字，但是還需要知道絕對路徑，此時就需要系統動態載入器(dynamic linker/loader)，

2) 對于elf格式的可執行程式，是由ld-linux.so*來完成的，它先后搜索elf檔案的 DT_RPATH段—環境變數LD_LIBRARY_PATH—/etc/ld.so.cache檔案串列—/lib/,/usr/lib 目錄找到庫檔案后將其載入記憶體，

——————————

如何讓系統能夠找到它：

? 如果安裝在/lib或者/usr/lib下，那么ld默認能夠找到，無需其他操作，

? 如果安裝在其他目錄，需要將其添加到/etc/ld.so.cache檔案中，步驟如下：

1. 編輯/etc/ld.so.conf檔案，加入庫檔案所在目錄的路徑

2. 運行ldconfig ，該命令會重建/etc/ld.so.cache檔案

我們將創建的動態庫復制到/usr/lib下面，然后運行測驗程式，

二、Windows下創建與使用動態庫

1、創建動態庫（.dll）

與Linux相比，在Windows系統下創建動態庫要稍微麻煩一些，首先，需要一個DllMain函式做出初始化的入口（創建win32控制臺程式時，勾選DLL型別會自動生成這個檔案）：

// 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;

}

通常在匯出函式的宣告時需要有_declspec(dllexport)關鍵字：

#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);//減法

    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();

};

生成動態庫需要設定工程屬性，打開工程“屬性面板”→”配置屬性”→”常規”，配置型別選擇動態庫，

Build專案即可生成動態庫，

2、使用動態庫

創建win32控制臺測驗程式：

#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;

}