#Technomous

静态库与动态库

从程序编译期的角度来看，我们可以将库分为静态库和动态库。静态库在链接时，编译器会将目标文件和静态文件组织成一个可执行文件。而动态库则是在程序运行时才会完成加载。

静态库的优势在于：

• 独立性强：静态库包含所有的链接代码和数据，使得可执行文件在不依赖外部库的情况下独立运行。
• 性能优越：静态链接在编译时完成，无需运行时加载，因此通常执行速度更快。
• 更容易分发：无需关心目标系统上是否存在相应版本的动态库，因为所有依赖关系在编译时已经解析。

静态库的劣势：

• 占用空间：静态库会使可执行文件变得更大，因为每个可执行文件都包含了库的完整副本。
• 更新困难：如果库有更新，需要重新编译和重新分发整个应用程序。
• 不适用于大型应用：对于大型应用程序，使用静态库可能导致编译时间较长，而且可执行文件过大。

动态库的优势在于：

• 节省空间：多个应用程序可以共享同一个动态库，减少了磁盘空间占用。
• 更新方便：如果库有更新，只需要替换动态库文件，无需重新编译整个应用程序。
• 运行时加载：动态库在运行时加载，可以实现更灵活的更新和部署。

动态的劣势：

• 依赖关系：程序在运行时需要检查系统中是否存在相应版本的动态库，如果不存在或版本不匹配，可能会导致运行错误。
• 性能损失：动态在运行时需要加载，可能引入一些运行时性能开销。
• 版本兼容性：确保动态库的向后兼容性，以避免因为库的升级导致已有应用程序出现问题。

我们需要根据具体的应用场景和需求来确定使用动态库还是静态库，在某些场景下，可以同时使用两者以发挥各自的优势。例如，一个应用程序可以使用动态库以减小可执行文件的大小，同时静态链接一些特定的库以提高性能。

显式与隐式加载

从程序运行时的角度来看，动态库的加载又可以分为隐式加载和显式加载。隐式加载又叫载入时加载，指在程序载入内存时搜索动态库，并将动态库载入内存。显式加载又叫运行时加载，指主程序在运行过程中需要动态库中的函数时再加载。隐式加载需要在编译时将头文件包含进源码中，然后需要在编译时告诉编译器库的搜索路径，这样编译器才能找到库中的符号（例如函数或变量）进行连接。例如，在使用 GCC 编译器时，使用 -L 来指定库的搜索路径。值得注意的是，动态在运行时也需要被找到。这通常是通过设置环境变量（LD_LIBRARY_PATH）或者将库放在系统已知的搜索路径（例如 /usr/lib）来实现的。如果运行时无法找到库，程序将无法启动。

隐式加载

隐式加载是动态链接器（例如 ld.so 或 ld-linux.so）在程序启动时负责搜索并加载共享库。这是一种自动的过程，程序本身无需显式指定加载共享库的代码，而是由动态链接器根据默认规则和环境变量自动完成。隐式加载中如果库文件位于非默认路径，可以通过以下方式指定搜索路径：

• 设置 LD_LIBRARY_PATH 环境变量。
• 编辑运行时动态链接器配置文件，如 /etc/ld.so.conf 或 /etc/ld.so.conf.d 目录下的配置文件。
• 在程序中使用 -rpath 选项指定运行时库的搜索路径。
• 在程序中使用 $ORIGIN 指定运行时库相对于可执行文件的路径。

值得注意的是如果我们是采用修改运行时动态链接器的配置文件，修改完成后我们需要通过 sudo ldconfig 命令来更新动态链接器的缓存。

隐式加载的优势在于：

• 简单易用：只需要在编译时链接到库，然后就可以像调用任何其它函数一样调用库的函数。
• 类型检查：由于库的头文件通常被包含在源代码中，因此可以在编译时进行类型检查，帮助防止类型错误。
• 性能：由于函数地址在程序启动时已经确定，所有调用库函数的开销可能会略小一些。

隐式加载的劣势：

• 灵活性：如果库的版本修改，你可能需要重新编译你的程序，即使新版本的库是向后兼容的。
• 部署：你的程序需要在运行时能够找到库，这可能需要设置 LD_LIBRARY_PATH 或者其他相关环境变量，或者库需要被安装在一个系统已知的位置。

显式加载

显式加载是程序本身通过调用动态链接器提供的函数（例如 dlopen、dlsysm）来主动加载共享库。这种方式允许程序在运行时动态选择加载哪些共享库，以及何时加载。程序可以根据需要进行加载和卸载，提供了更大的灵活性。Linux 下的显式加载方式可以参考Linux 动态库显式加载方法。

显式加载的优势在于：

• 灵活性：程序可以在运行时选择加载哪个版本的库，或者决定是否加载库。这使得实现插件或者扩展系统更为方便。
• 错误处理：如果库无法加载，你的程序可以决定如何处理，而不是直接失败。

显式加载的劣势：

• 复杂性：需要手动加载库，查找函数，错误处理，以及可能的卸载库。
• 缺少类型检查：因为库的函数是在运行时通过指针调用的，编译器无法在编译时检查类型错误。
• 性能：虽然差异通常可以忽略不计，但是函数调用的开销可能会略大，因为需要通过函数指针调用函数。

开发调试技巧

使用 LD_LIBRARY_PATH 设置库路径

使用 LD_LIBRARY_PATH 环境变量设置动态库的搜索路径。

export LD_LIBRARY_PATH=/path/to/library:$LD_LIBRARY_PATH

使用 ldd 命令查看动态库依赖

ldd 命令可以查看一个可执行文件或共享库依赖的动态库列表。

ldd your_program

查看动态库的符号信息

使用 nm 命令可以列出共享库中的符号信息，包含函数和变量。

nm -D your_library.so

使用 strace 跟踪系统调用

使用 strace 命令可以跟踪程序执行期间的系统调用，包括动态库加载。

strace ./your_program