动态库与静态库的原理介绍

动态库与静态库的原理介绍

说明:

       在UNIX 的应用开发中，静态库和动态库都是我们经常用到的技术，有必要对这两个概念及其原理做一些介绍。
静态库
       静态库是一些目标文件的集合，通常为后缀为.o 的文件，通过ar 工具打包而成，命名格式为libxxx.a ，其中xxx 为给定的静态库文件名，如libm.a ，为数学函数库，用户也可以命名自己的库。在创建可执行程序的过程中，静态库同时被链接到程序代码，被主程序调用的函数目标文件连同主程序组合成单一的可执行程序。静态库只在程序链接时起作用，最终的执行程序脱离静态库运行。

动态库
       按照其英文（shared library ）也可理解为共享库，动态库的后缀一般为.so ，通过编译器生成,在不同的平台有不同的生成方法，但是在UNIX 平台中，其使用及工作原理是一致的。使用动态库创建执行程序，分为两个阶段：链接阶段，即通过ld 创建执行程序时，链接编辑器会在指定的动态库中搜索、解析被主程序调用的函数及其他变量等，如引用被找到，则在执行程序的XCOFF 头结构的loader 区域，建立包含引用的动态库的影像，反之，如在指定的动态库中没有找到此引用的定义，编译器会给出类似未定义的符号引用错误。这不同于静态库，包含引用的目标文件并不和执行程序链接在一起。另一阶段为运行阶段，即执行程序运行时。程序运行时，系统相关模块将读取定义执行程序的XCOFF 头结构中的信息，查找并加载相关的动态库，假设，所有被应用的动态库都被定位且加载后，程序将开始运行。反之，如果，被应用的动态库丢失，则程序报错。这一个过程我们常称之为动态链接。可以通过一个简单的例子来分析静态库与动态库的不同，假定执行程序名为a.out ，分别通过
静态库和动态库编译、链接，如下图所示：

上图，明显的显示出对同一主程序代码，使用静态库和动态库，创建的执行程序的不同，尤其是程序大小。对使用动态库的程序，程序启动后，相关的动态库的目标代码加载到系统内存，而且可以被其他使用此动态库的执行程序共享使用。这样，在给定的时间，统一动态库的代码在系统中只有一份拷贝，所有使用此动态库的程序可共享这一拷贝。动态链接的使用可以节省系统内存的使用，对一些比较复杂的应用作用比较明显，另外，执行程序代码的减小，也可以节省磁盘空间。另外，我们还应当注意，AIX 不同于其他UNIX 的一点是动态库（Shared Library）和动态对象（Shared Object ），这两个概念不能完全互换，动态对象只是单个的目标文件，但在其XCOFF 头结构中有一特殊标示位SRE （Shared REusable ），后缀为.o 。动态库则是目标文件的集合，包含动态对象、普通目标文件，其后缀为.so 。
以上我们只是介绍静态库和动态库的基本工作原理。