c/c++中库文件的问题

一、库文件简介

简单地说，库（Library）就是一组已经写好了的函数和变量、经过编译代码，是为了能够提高开发效率和运行效率而设计 的。库分为静态库（Static Library）和共享库（Shared library）两类。静态库文件的扩展名是.a，共享库文件的扩展名是.so（在CYGWIN环境下，分别叫做.o和.dll）。共享库现在常常被叫做 动态库，是由于很多人借用了MS 的DLL（Dynamic Linked Library）这个词。

（1）静态库

静态是指每个用到该库的应用程序都拥有一份自己的库拷贝；应用程序运行的时候，即使将库删除也没有问题，因为应用程序自己已经有了自己的拷贝。

（2）共享库

一个共享库有可能被多个所有应用程序共享。因此，对每个应用程序来说，即使不再使用某个共享库，也不应将其删除。此外，应用程序需要正确的环境变量设置（LD_LIBRARY_PATH），从而找到共享库所在的位置，否则，应用程序运行时会报告找不到这个库。

二、关于使用库的问题

如果库是已经编译好的，那么如何在开发、运行应用程序时使用呢？

头文件和库文件所在的路径，必须通过适当的方式通知给编译器、链接器和相关的应用程序。

对于静态库来说，主要涉及开发工具，如gcc。例如，用gcc编译、链接时，需要通过适当的路径找到头文件和静态库文件；实现的方法有两种：

gcc的命令行参数（-I, -L）
shell的环境变量（C_INCLUDE_PATH, LIBRARY_PATH）

对于共享库来说，程序在运行时，如果用到了动态库，也需要找到对应的动态库文件；实现的方法：

        shell的环境变量（LD_LIBRARY_PATH）

1）        gcc命令行参数（-I, -L）

默认情况下，gcc会自动搜索下面的路径：

对头文件：
/usr/local/include/
/usr/include/
对库文件：
/usr/local/lib/
/usr/lib/

但是由于系统管理员对系统路径有不同的配置，或者对于如64位系统等情况，上述路径对于一台具体的计算机来说可能不同。

如果开发者还有自己工程所需的头文件和库文件，就要用gcc的-I和-L来指定对应的路径。如果需要链接库，还要用-l选项。

例如：如果工程涉及到GDBM（GNU DataBase Management）包，需要libgdbm库，而系统中安装GDBM的路径是：

头文件：/opt/gdbm-1.8.3/include
库文件：/opt/gdbm-1.8.3/lib/

那么，gcc的命令参数是：

$gcc … -I/opt/gdbm-1.8.3/include -L/opt/gdbm-1.8.3/lib –lgdbm

注意：为保证兼容性，必须坚决杜绝在C/C++源文件的#include语句中或者其他相关语句中使用上述路径。

2）        shell环境变量（Environmental Variable）

除了用命令行参数，还可以用环境变量来指示gcc搜索适当的路径。而由于Shell的不同，环境变量的设置方法也不同。常用的Shell有Bash, Csh和Tcsh。

（1）Bash

对于Bash来说，除了由系统管理员配置的内容以外，每个用户的用户目录（$HOME）下，有一个.bash_profile文件。可在该文件内，增加下面的两个语句来设置GDBM头文件路径的环境变量：

C_INCLUDE_PATH=/opt/gdbm-1.8.3/include
export C_INCLUDE_PATH

类似地，在该文件内用下面的两个语句来设置库文件路径的环境变量：

LIBRARY_PATH=/opt/gdbm-1.8.3/lib
export LIBRARY_PATH

在.bash_profile中有了上述语句以后，就不用再使用-I和-L来搜索特定包的路径了。但是链接库的时候，还是要用-l选项。

$gcc … –lgdbm

在Bash下，要检查有什么样的环境变量，可用env命令。

$env

（2）Csh和Tcsh

如果是Csh或Tcsh，对环境变量的设置方法就不同了。在用户的（$HOME）目录下，相关的一些文件如下：

.cshrc        每次进入Csh时的启动(Startup)文件
.tcshrc        每次进入Tcsh时的启动(Startup)文件（在Tcsh下，如果没有这个文件，系统会用.cshrc文件代替）
.login        每次登录Shell时的启动(Startup)文件

在Csh和Tcsh下，分为Shell变量和环境变量；前者是用来设置Shell本身的，而后者则是供其他程序使用的。一般习惯是：Shell变量在.cshrc中定义，而环境变量则在.login文件中定义。

定义Shell变量的方法是在.cshrc或.tcshrc中用set语句：

        set history = 20

定义环境变量的方法是在.login文件中用setenv语句。对于上面关于GDBM的例子：

setenv C_INCLUDE_PATH /opt/gdbm-1.8.3/include
setenv LIBRARY_PATH /opt/gdbm-1.8.3/lib

在Csh和Tcsh下，可以用setenv命令来查看设置了哪些环境变量（如果要看Shell变量，要用set命令）。

注意：

-        设置Shell变量时要用“=”号；
-        设置环境变量时，变量名与实际值（这里是真实路径）之间没有“=”号;
-        不需要export。

3）        使用共享库

使 用共享库的应用程序，要通过环境变量LD_LIBRARY_PATH找到对应的共享库文件。与其他环境变量一样，对LD_LIBRARY_PATH也要根 据shell的种类和库文件的实际路径进行设置。但是，必须注意的是，与一般的环境变量不同，LD_LIBRARY_PATH的值，是已经安装了的所有共 享库的路径，因此，在Bash下，不能简单地用下面的办法：

LD_LIBRARY_PATH=/opt/gdbm-1.8.3/lib        错误！
export LD_LIBRARY_PATH

而必须用：

LD_LIBRARY_PATH=/opt/gdbm-1.8.3/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export LD_LIBRARY_PATH

这样，就把其他共享库的路径也一起加入进来了。同样地，在Csh和Tcsh下，

setenv LD_LIBRARY_PATH /opt/gdbm-1.8.3/lib:$LD_LIBRARY_PATH

三、关于库生成的问题

（1）静态库

简单地说，静态库是一个目标文件的简单集合。因此，首先要解决目标文件。

第一步：将各函数代码所在的源文件编译成目录文件。
例如，对于myfunc.c, myproc.c

gcc -c myfunc.c myproc.c

将得到myfunc.o和myproc.o。

第二步：由ar（archive，归档的意思）把多个目标文件集合起来。

$ar -r libmyjob.a myfunc.o myproc.o

通常，静态库的命名方式应遵守libXXXXX.a格式。应用程序在使用静态库的时候，通常只需要把命名中的XXXXX部分传递给gcc即可。例如：

$gcc –o mywork –lmyjob …

意为让gcc（实际上是gcc调用ld）去连接一个名字为libmyjob.a（或者libmyjob.so）的库。如果库的命名不遵循libXXXXX.a的格式就找不到相应文件。

（2）共享库

共享库的构造复杂一些，通常是一个ELF格式的文件。可以有三种方法生成：

$ld -G
$gcc -shared
$libtool

用ld最复杂，用gcc -share就简单的多，但是-share并非在任何平台都可以使用。GNU提供了一个更好的工具libtool，专门用来在各种平台上生成各种库。

用gcc的-shared参数：

        gcc –shared –o libmyjob.so myjob.o

这样，就通过myjob.o生成了共享库文件libmyjob.so。

特别地，在CYGWIN环境下，仍需要输出符合Windows命名的共享库（动态库），即libXXXXX.dll。如：

gcc –shared –o libmyjob.dll myjob.o       

（3）库生成以后的配置

如果要把自己开发的库文件安装到操作系统中，需要有管理员权限：

(a)        把库文件复制到适当的目录：

可以把自己开发的动态连接库放到/usr/local/lib（或者/usr/lib），或放到其他目录，但不论放在那里，都必须与LIBRARY_PATH的值、LD_LIBRARY_PATH的值相一致。

(b)        修改相关的系统配置文件：

修改/etc/ld.so.conf，然后利用/sbin/ldconfig来完成。