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。
▶ 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。
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!!!
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:
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。
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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。
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。
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”。
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。
编译运行OK。
▶ 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;
“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。
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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