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A 1 static and dynamic libraries

title: A.1 - 静态库和动态库 alias: A.1 - 静态库和动态库 origin: /a1-static-and-dynamic-libraries/ origin_title: "A.1 — Static and dynamic libraries" time: 2022-9-13 type: translation

Key Takeaway

库是一个代码包，它可以被许多程序重用。通常，C++库分为两部分：

  1. 定义公开接口(提供功能)的头文件。
  2. 一种预编译的二进制文件，其中包含预编译成机器语言的功能的实现。

有些库可能被拆分为多个文件和/或具有多个头文件。

库被预编译有几个原因。首先，由于库很少更改，所以不需要经常重新编译。每次编写使用库的程序时重新编译库是浪费时间的。其次，因为预编译对象是用机器语言编写的，所以它阻止了人们访问或更改源代码，这对于企业或因为知识产权原因不想让源代码可用的人来说很重要。

库可以分为两类：静态库和动态库

静态库(也称为存档 archive)由编译后直接链接到程序中程序组成。当编译使用静态库的程序时，程序使用的静态库的所有功能都成为可执行文件的一部分。在Windows上，静态库通常有一个.lib扩展名，而在Linux上，静态库通常有一个.a(存档)扩展名。静态库的一个优点是，让用户运行你的程序，只需分发可执行文件。因为库成为了程序的一部分，这就确保了程序总是使用正确版本的库。另外，由于静态库成为程序的一部分，你可以像为自己的程序编写的功能一样使用它们。缺点是，由于库的副本成为每个使用它的可执行文件的一部分，这可能导致大量的空间浪费。静态库也不容易升级——要更新库，需要替换整个可执行文件。

动态库(也称为共享库 shared library)由在运行时加载到应用程序中的程序组成。当编译一个使用动态库的程序时，库不会成为可执行程序的一部分——它仍然是一个独立的单元。在Windows上，动态库通常具有.dll(动态链接库)扩展名，而在Linux上，动态库通常具有.so(共享对象)扩展名。动态库的一个优点是许多程序可以共享一个副本，这节省了空间。也许更大的优点是动态库可以升级到新版本，而不需要替换使用它的所有可执行程序。

因为动态库没有链接到程序中，所以使用动态库的程序必须显式加载动态库并与之连接。这种机制可能令人困惑，并使与动态库的接口变得尴尬。为了使动态库更容易使用，可以使用导入库。

导入库是一个自动加载和使用动态库的库。在Windows上，这通常是通过与动态库(.dll)同名的小型静态库(.lib)来完成的。在编译时将静态库链接到程序中，然后就可以像使用静态库一样有效地使用动态库的功能。在Linux上，共享对象(.so)文件既是动态库又是导入库。大多数链接器可以在创建动态库时为动态库构建导入库。

安装和使用库

现在你已经了解了不同类型的库，让我们讨论一下如何在程序中实际使用库。在C++中安装库通常包括4个步骤：

  1. 获得库最好的方式是为你的操作系统下载预编译的包(如果它存在的话)，这样我们就不必自己编译库。如果没有，那么我们将不得不下载一个源代码包并自己编译它(这超出了本课的范围)。在Windows上，库通常以.zip文件的形式分发。在Linux上，库通常以包的形式分发(例如. rpm)。包管理器可能已经列出了一些更流行的库(例如SDL)，以便于安装，所以请先检查这些库。
  2. 安装库。在Linux上，通常使用包管理器完成所有工作。在Windows上，这通常涉及将库解压缩到你所选择的目录。我们建议将所有的库放在一个位置以便于访问。例如，使用一个名为C:\Libs的目录，并将每个库放在它自己的子目录中。
  3. 确保编译器知道在哪里查找库的头文件。在Windows上，通常这是你安装库文件的目录的include子目录(例如，如果你把库安装到C:\libs\SDL-1.2.11，头文件可能在C:\libs\SDL-1.2.11\include)。在Linux上，头文件通常安装到/usr/include，它应该已经是包含文件搜索路径的一部分。但是，如果文件安装在其他地方，则必须告诉编译器在哪里找到它们。
  4. 告诉链接器在哪里查找库文件。与步骤3一样，这通常涉及到向链接器查找库的位置列表中添加一个目录。在Windows上，这通常是您安装库文件的目录的/lib子目录。在Linux上，库通常安装到/usr/lib，它应该已经是库搜索路径的一部分。

一旦安装了库，并且IDE知道在哪里查找它们后，对于每个想要使用库的项目，通常还需要执行以下3个步骤:

  1. 如果使用静态库或导入库，请告诉链接器要链接哪些库文件。
  2. 使用 #include 在你的程序中包含库的头文件。这可以告诉编译器该库提供的功能有哪些。
  3. 如果使用动态库，请确保程序知道在哪里可以找到它们。在Linux下，库通常安装到/usr/lib，它位于LD_LIBRARY_PATH 环境变量的默认搜索路径中。在Windows上，默认搜索路径包括运行程序的目录、调用SetDllDirectory()设置的目录、Windows、System和System32目录以及path环境变量中的目录。使用.dll最简单的方法是将.dll复制到可执行文件的位置。由于你通常会将.dll与可执行文件一起分发，因此将它们放在一起是有意义的。

步骤3-5涉及到配置IDE——幸运的是，几乎所有IDE在做这些事情时都以相同的方式工作。不幸的是，因为每个IDE都有不同的接口，所以这个过程中最困难的部分仅仅是找到执行这些步骤的合适位置。因此，在本节接下来的几课中，我们将介绍如何为Visual Studio Express 2005和Code::Blocks执行所有这些步骤。如果你正在使用另一种IDE，请同时阅读这两种IDE的使用方式——读完之后你应该有足够的信息来使用自己的IDE进行相同的操作，只需要进行一些搜索。