一、庫文件簡介

簡單地說，庫（Library）就是一組已經寫好了的函數和變量、經過編譯代碼，是為了能夠提高開發效率和運行效率而設計的。庫分為靜態庫（Static Library）和共享庫（Shared library）兩類。靜態庫文件的擴展名是.a，共享庫文件的擴展名是.so（在CYGWIN環境下，分別叫做.o和.dll）。共享庫現在常常被叫做動態庫，是由于很多人借用了MS Windows的DLL（Dynamic Linked Library）這個詞。

（1）靜態庫

靜態是指每個用到該庫的應用程序都擁有一份自己的庫拷貝；應用程序運行的時候，即使將庫刪除也沒有問題，因為應用程序自己已經有了自己的拷貝。

（2）共享庫

一個共享庫有可能被多個所有應用程序共享。因此，對每個應用程序來說，即使不再使用某個共享庫，也不應將其刪除。此外，應用程序需要正確的環境變量設置（LD_LIBRARY_PATH），從而找到共享庫所在的位置，否則，應用程序運行時會報告找不到這個庫。

二、關于使用庫的問題

如果庫是已經編譯好的，那么如何在開發、運行應用程序時使用呢？

頭文件和庫文件所在的路徑，必須通過適當的方式通知給編譯器、鏈接器和相關的應用程序。

對于靜態庫來說，主要涉及開發工具，如gcc。例如，用gcc編譯、鏈接時，需要通過適當的路徑找到頭文件和靜態庫文件；實現的方法有兩種：

gcc的命令行參數（-I, -L）
shell的環境變量（C_INCLUDE_PATH, LIBRARY_PATH）

對于共享庫來說，程序在運行時，如果用到了動態庫，也需要找到對應的動態庫文件；實現的方法：

        shell的環境變量（LD_LIBRARY_PATH）

1）        gcc命令行參數（-I, -L）

默認情況下，gcc會自動搜索下面的路徑：

對頭文件：
/usr/local/include/
/usr/include/
對庫文件：
/usr/local/lib/
/usr/lib/

但是由于系統管理員對系統安裝路徑有不同的配置，或者對于如64位系統等情況，上述路徑對于一臺具體的計算機來說可能不同。

如果開發者還有自己工程所需的頭文件和庫文件，就要用gcc的-I和-L來指定對應的路徑。如果需要鏈接庫，還要用-l選項。

例如：如果工程涉及到GDBM（GNU DataBase Management）包，需要libgdbm庫，而系統中安裝GDBM的路徑是：

頭文件：/opt/gdbm-1.8.3/include
庫文件：/opt/gdbm-1.8.3/lib/

那么，gcc的命令參數是：

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

注意：為保證兼容性，必須堅決杜絕在C/C++源文件的#include語句中或者其他相關語句中使用上述路徑。

2）        shell環境變量（Environmental Variable）

除了用命令行參數，還可以用環境變量來指示gcc搜索適當的路徑。而由于Shell的不同，環境變量的設置方法也不同。常用的Shell有Bash, Csh和Tcsh。

（1）Bash

對于Bash來說，除了由系統管理員配置的內容以外，每個用戶的用戶目錄（$HOME）下，有一個.bash_profile文件。可在該文件內，增加下面的兩個語句來設置GDBM頭文件路徑的環境變量：

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

類似地，在該文件內用下面的兩個語句來設置庫文件路徑的環境變量：

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

在.bash_profile中有了上述語句以后，就不用再使用-I和-L來搜索特定包的路徑了。但是鏈接庫的時候，還是要用-l選項。

$gcc … –lgdbm

在Bash下，要檢查有什么樣的環境變量，可用env命令。

$env

（2）Csh和Tcsh

如果是Csh或Tcsh，對環境變量的設置方法就不同了。在用戶的（$HOME）目錄下，相關的一些文件如下：

.cshrc        每次進入Csh時的啟動(Startup)文件
.tcshrc        每次進入Tcsh時的啟動(Startup)文件（在Tcsh下，如果沒有這個文件，系統會用.cshrc文件代替）
.login        每次登錄Shell時的啟動(Startup)文件

在Csh和Tcsh下，分為Shell變量和環境變量；前者是用來設置Shell本身的，而后者則是供其他程序使用的。一般習慣是：Shell變量在.cshrc中定義，而環境變量則在.login文件中定義。

定義Shell變量的方法是在.cshrc或.tcshrc中用set語句：

        set history = 20

定義環境變量的方法是在.login文件中用setenv語句。對于上面關于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命令來查看設置了哪些環境變量（如果要看Shell變量，要用set命令）。

注意：

-        設置Shell變量時要用“=”號；
-        設置環境變量時，變量名與實際值（這里是真實路徑）之間沒有“=”號;
-        不需要export。

3）        使用共享庫

使用共享庫的應用程序，要通過環境變量LD_LIBRARY_PATH找到對應的共享庫文件。與其他環境變量一樣，對LD_LIBRARY_PATH也要根據shell的種類和庫文件的實際路徑進行設置。但是，必須注意的是，與一般的環境變量不同，LD_LIBRARY_PATH的值，是已經安裝了的所有共享庫的路徑，因此，在Bash下，不能簡單地用下面的辦法：

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

而必須用：

LD_LIBRARY_PATH=/opt/gdbm-1.8.3/libLD_LIBRARY_PATH
export LD_LIBRARY_PATH

這樣，就把其他共享庫的路徑也一起加入進來了。同樣地，在Csh和Tcsh下，

setenv LD_LIBRARY_PATH /opt/gdbm-1.8.3/libLD_LIBRARY_PATH

三、關于庫生成的問題

（1）靜態庫

簡單地說，靜態庫是一個目標文件的簡單集合。因此，首先要解決目標文件。

第一步：將各函數代碼所在的源文件編譯成目錄文件。
例如，對于myfunc.c, myproc.c

gcc -c myfunc.c myproc.c

將得到myfunc.o和myproc.o。

第二步：由ar（archive，歸檔的意思）把多個目標文件集合起來。

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

通常，靜態庫的命名方式應遵守libXXXXX.a格式。應用程序在使用靜態庫的時候，通常只需要把命名中的XXXXX部分傳遞給gcc即可。例如：

$gcc –o mywork –lmyjob …

意為讓gcc（實際上是gcc調用ld）去連接一個名字為libmyjob.a（或者libmyjob.so）的庫。如果庫的命名不遵循libXXXXX.a的格式就找不到相應文件。

（2）共享庫

共享庫的構造復雜一些，通常是一個ELF格式的文件。可以有三種方法生成： 

$ld -G 
$gcc -shared
$libtool 

用ld最復雜，用gcc -share就簡單的多，但是-share并非在任何平臺都可以使用。GNU提供了一個更好的工具libtool，專門用來在各種平臺上生成各種庫。 

用gcc的-shared參數：

        gcc –shared –o libmyjob.so myjob.o

這樣，就通過myjob.o生成了共享庫文件libmyjob.so。

特別地，在CYGWIN環境下，仍需要輸出符合Windows命名的共享庫（動態庫），即libXXXXX.dll。如：

gcc –shared –o libmyjob.dll myjob.o        

（3）庫生成以后的配置

如果要把自己開發的庫文件安裝到操作系統中，需要有管理員權限：

(a)        把庫文件復制到適當的目錄：

可以把自己開發的動態連接庫放到/usr/local/lib（或者/usr/lib），或放到其他目錄，但不論放在那里，都必須與LIBRARY_PATH的值、LD_LIBRARY_PATH的值相一致。

(b)        修改相關的系統配置文件：

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

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ar 庫文件制作/維護工具

Usage: ar [emulation options] [-]{dmpqrstx}[abcfilNoPsSuvV] [member-name] [count] archive-file file...
       ar -M [<mri-script]
 commands:
  d    刪除文件        - delete file(s) from the archive
  m[ab]    移動文件    - move file(s) in the archive
  p        打印特定文件    - print file(s) found in the archive
  q[f]     追加文件    - quick append file(s) to the archive
  r[ab][f][u]  替代文件- replace existing or insert new file(s) into the archive
  t         顯示文件內容   - display contents of archive
  x[o]     釋放/提取文件   - extract file(s) from the archive
 command specific modifiers:
  [a]      追加到    - put file(s) after [member-name]
  [b]      放到某文件之前    - put file(s) before [member-name] (same as [i])
  [N]      距離    - use instance [count] of name
  [f]      刪除文件？？截斷成員名！！！    - truncate inserted file names
  [P]      使用全路徑    - use full path names when matching
  [o]       保護原始時間   - preserve original dates
  [u]       更新   - only replace files that are newer than current archive contents
 generic modifiers:
  [c]       不警告   - do not warn if the library had to be created
  [s]        產生索引  - create an archive index (cf. ranlib)
  [S]        不產生符號表  - do not build a symbol table
  [v]        詳細  - be verbose
  [V]          - display the version number
 emulation options: 
  No emulation specific options
Report bugs to bug-binutils@gnu.org

應用：ar rv libtest.a add.o minus.o 將add.o,minus.o合成一個庫文件test
連接時的選項：gcc -o test.exe test.c -ltest


生成靜態庫的方法

$ gcc -c gdfontwu.c
$ gcc -c gdfontliu.c
$ gcc -c gdfontbin.c
$ ar rc libgdfont.a gdfontwu.o gdfontliu.o gdfontbin.o
(ranlib libgdfont.a 可生成索引)

用 nm libgdfont.a 來看里面的目標文件和導出函數（帶 T 標記）。


o 生成動態庫的方法

$ gcc -c gdfontwu.c
$ gcc -c gdfontliu.c
$ gcc -c gdfontbin.c
$ gcc -o libgdfont.so -shared -fPIC gdfontwu.o gdfontliu.o gdfontbin.o

-fPIC：表示編譯為位置獨立的代碼，不用此選項的話編譯后的代碼是位置相關的所以動態載入時是通過代碼拷貝的方式來滿足不同進程需要，而不能達到真正代碼段共享的目的。可用 nm libgdfont.so 來看
里面導出的函數（帶 T 標記）。

用動態庫的好處是：更新了動態庫之后鏈結它的程序不用重新編譯。