链接库相关知识

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一、什么是链接库

计算机中,有些文件专门用于存储可以重复使用的代码块,例如功能实用的函数或者类,我们通常将它们称为库文件,简称“库”(Library)。 以 C 语言为例,如下为大家展示的就是一个函数库:

1.  //myMath.c
1.  int add(int a, int b) {
1.  return a + b;
1.  }
1.
1.  int sub(int a, int b) {
1.  return a - b;
1.  }
1.
1.  int mul(int a, int b) {
1.  return a * b;
1.  }
1.
1.  int div(int a, int b) {
1.  if (b != 0) {
1.  return a / b;
1.  }
1.  return -1;
1.  }

myMath.c 文件中包含 4 个函数,它们分别可以完成两个整数的加法、减法、乘法和除法运算。myMath.c 库文件的用法也很简单,直接将它添加到某一个 C 语言项目中,就可以直接调用文件中的 4 个函数,每个函数可以调用多次。

所谓链接库,其实就是将开源的库文件(例如上面提到的 myMath.c)进行编译、打包操作后得到的二进制文件。虽然链接库是二进制文件,但无法独立运行,必须等待其它程序调用,才会被载入内存。

静态链接: 无论缺失的地址位于其它目标文件还是链接库,链接库都会逐个找到各目标文件中缺失的地址。采用此链接方式生成的可执行文件,可以独立载入内存运行;

动态链接: 链接器先从所有目标文件中找到部分缺失的地址,然后将所有目标文件组织成一个可执行文件。如此生成的可执行文件,仍缺失部分函数和变量的地址,待文件执行时,需连同所有的链接库文件一起载入内存,再由链接器完成剩余的地址修复工作,才能正常执行。

静态链接库和动态链接库

程序完成链接操作的方式有两种,一种是在生成可执行文件之前完成所有链接操作,使用的库文件称为静态链接库;另一种是将部分链接操作推迟到程序执行时才进行,此过程使用的库文件称为动态链接库。

优缺点:

采用静态链接库完成链接操作,存在诸多缺点。首先,可执行文件内部拷贝了所有目标文件和静态链接库的指令和数据,文件本身的体积会很大。当系统中存在多个链接同一个静态库的可执行文件时,每个可执行文件中都存有一份静态库的指令和数据,就会造成内存空间的极大浪费。

和静态链接库相比,动态链接库可以很好地解决空间浪费和更新困难的问题。动态链接库和可执行文件是分别载入内存的,因此动态链接库的体积通常会小一些。当有多个程序使用同一个动态链接库时,所有程序可以共享一份动态链接库的指令和数据,避免了空间的浪费。采用动态链接的方式也可以方便程序的更新和升级,当程序的某个模块更新后,只需要将旧的模块替换掉,程序运行时会自动将所有模板载入内存并动态地链接在一起。

采用动态链接的方式,每次程序运行时都需要重新链接,会不会很慢?的确,动态链接确实会损失一部分程序性能,但实践证明,动态链接库和静态链接相比,性能损失大约在 5% 以下,由此换取程序在空间上的节省以及更新时的便利,是相当值得的。