在linux系統(tǒng)中，文件名并不直接指向磁盤上的文件，而是通過inode進行關聯(lián)。多個文件名可以指向同一個inode，這在linux中被稱為硬鏈接。

例如，文件abc和def具有相同的鏈接狀態(tài)，它們都是指向inode 789665的硬鏈接。這個inode的硬鏈接數(shù)為2。當刪除文件時，系統(tǒng)會執(zhí)行兩個操作：1. 從目錄中刪除相應的記錄；2. 將硬鏈接數(shù)減1，如果硬鏈接數(shù)變?yōu)?，則釋放對應的磁盤空間。

1.2 軟鏈接

硬鏈接通過inode引用另一個文件，而軟鏈接則是通過文件名來引用另一個文件。軟鏈接和被引用的文件擁有不同的inode，可以看作是文件系統(tǒng)中的快捷方式。在Shell中，創(chuàng)建軟鏈接的方式如下：

1.3 軟硬鏈接的對比

軟鏈接是一個獨立的文件，而硬鏈接只是文件名與目標文件inode之間的映射關系。

1.4 軟硬鏈接的用途

硬鏈接：

• 常用于備份文件。
• 例如.和..就是硬鏈接。

軟鏈接：

• 類似于快捷方式，常用于創(chuàng)建指向其他文件的引用。

2. 什么是庫

庫是已經(jīng)編寫好的、成熟的、可復用的代碼。在實際應用中，每個程序都依賴于許多基礎的底層庫，不可能從零開始編寫所有代碼，因此庫的存在非常重要。

庫本質(zhì)上是可執(zhí)行代碼的二進制形式，可以被操作系統(tǒng)加載到內(nèi)存中執(zhí)行。庫分為兩種類型：

• 靜態(tài)庫：在Linux中為.a文件，在Windows中為.lib文件。
• 動態(tài)庫：在Linux中為.so文件，在Windows中為.dll文件。

在centos系統(tǒng)中，c語言和c++語言的動靜態(tài)庫如下：

C語言：

C++語言：

3. 制作動靜態(tài)庫

預備工作：

3.1 靜態(tài)庫

靜態(tài)庫（.a文件）在程序編譯鏈接時將其代碼鏈接到可執(zhí)行文件中，程序運行時不再需要靜態(tài)庫。一個可執(zhí)行程序可能使用多個庫，這些庫可以是靜態(tài)庫或動態(tài)庫。默認情況下，編譯器會使用動態(tài)鏈接庫，只有在找不到相應的.so文件時，才會使用同名的靜態(tài)庫。可以使用gcc的-Static選項強制使用靜態(tài)庫。

3.1.1 靜態(tài)庫的生成

注釋：ar是gnu歸檔工具，rc表示替換和創(chuàng)建。

t選項列出靜態(tài)庫中的文件，v選項提供詳細信息。

3.1.2 靜態(tài)庫的使用

在任意目錄下，新建main.c文件并引入庫頭文件：

#include "my_stdio.h" #include "my_string.h" #include <stdio.h>  int main() {     const char *s = "abcdefg";     printf("%s: %dn", s, my_strlen(s));     mFILE *fp = mfopen("./log.txt", "a");     if(fp == NULL) return 1;     mfwrite(s, my_strlen(s), fp);     mfwrite(s, my_strlen(s), fp);     mfwrite(s, my_strlen(s), fp);     mfclose(fp);     return 0; }

場景一：頭文件和庫文件都已安裝到系統(tǒng)路徑下。

頭文件安裝到系統(tǒng)路徑：

庫文件安裝到系統(tǒng)路徑：

此時直接編譯gcc main.c會出現(xiàn)鏈接錯誤，因為系統(tǒng)路徑下gcc默認只會鏈接C的標準庫，第三方庫需要明確指定：

$ gcc main.c -lmystdio // -l 表示指定鏈接的庫，空格可帶可不帶

場景二：頭文件和庫文件與源文件在同一路徑下。

頭文件查找規(guī)則是先查找同級目錄，再查找系統(tǒng)目錄，因此頭文件不會報錯，但庫文件只會在系統(tǒng)路徑下查找，需要指定庫路徑：

$ gcc main.c -L. -lmymath // -L表示指明庫的路徑

場景三：頭文件和庫文件都有各自獨立的路徑。

找不到頭文件，因為頭文件和main.c不在同一級目錄下，也不位于系統(tǒng)目錄：

此時找到頭文件，但庫文件找不到：

有庫的路徑但不知道鏈接哪個庫：

此時編譯成功：

$ gcc main.c -I頭文件路徑 -L庫文件路徑 -lmymath // -I指明頭文件路徑

總結：

測試目標文件生成后，刪除靜態(tài)庫，程序仍然可以運行。庫文件名稱和引入庫文件名稱：去掉前綴lib，去掉后綴.so或.a，例如libc.so -> c。

3.2 動態(tài)庫

動態(tài)庫（.so文件）在程序運行時才進行鏈接，多個程序可以共享使用庫的代碼。一個與動態(tài)庫鏈接的可執(zhí)行文件僅包含它所用到的函數(shù)入口地址表，而非外部函數(shù)所在目標文件的整個機器碼。在可執(zhí)行文件開始運行前，外部函數(shù)的機器碼由操作系統(tǒng)從磁盤上的動態(tài)庫中復制到內(nèi)存中，這個過程稱為動態(tài)鏈接（dynamic linking）。動態(tài)庫可以在多個程序間共享，因此動態(tài)鏈接使得可執(zhí)行文件更小，節(jié)省了磁盤空間。操作系統(tǒng)通過虛擬內(nèi)存機制允許物理內(nèi)存中的一份動態(tài)庫被所有使用該庫的進程共享，節(jié)省了內(nèi)存和磁盤空間。

3.2.1 動態(tài)庫的生成

shared選項表示生成共享庫格式，fPIC選項產(chǎn)生位置無關碼（position independent code）。庫名規(guī)則為libxxx.so：

3.2.2 動態(tài)庫的使用

場景一：頭文件和庫文件安裝到系統(tǒng)路徑下。

此時直接編譯會導致鏈接錯誤，與靜態(tài)庫類似：

$ gcc main.c -lmystdio

場景二：頭文件和庫文件與源文件在同一路徑下。

$ gcc main.c -L. -lmymath // 從左到右搜索-L指定的目錄

場景三：頭文件和庫文件都有各自獨立的路徑。

$ gcc main.c -I頭文件路徑 -L庫文件路徑 -lmymath

使用ldd查看可執(zhí)行文件依賴哪些庫：

問題1：

如果刪除庫中的文件，會導致如下錯誤：

這是因為動態(tài)鏈接的特性，刪除庫文件會導致鏈接錯誤，而靜態(tài)鏈接則不會。

解決方案：

• 拷貝.so文件到系統(tǒng)共享路徑下，通常是/usr/lib, /usr/local/lib, /lib64等。
• 在系統(tǒng)共享路徑下建立同名的軟鏈接。

Linux系統(tǒng)會查找動態(tài)庫和環(huán)境變量，可以通過更改環(huán)境變量LD_LIBRARY_PATH來指定動態(tài)庫路徑：

但重啟Xshell后，導入的環(huán)境變量會丟失，可以將環(huán)境變量添加到.bashrc文件中：

使用ldconfig方案：配置/etc/ld.so.conf.d/，然后使用ldconfig更新：

將庫的路徑寫入配置文件，系統(tǒng)會在配置文件中的路徑查找?guī)欤孕袆?chuàng)建一個配置文件：

然后在命令行輸入ldconfig，即可生效。

程序運行時與gcc無關，gcc是告訴編譯器接下來操作系統(tǒng)要加載你的程序。

如何讓系統(tǒng)指定路徑查找自己的動態(tài)庫，上述就是解決方案。

問題2：如果同時提供.so和.a，gcc/g++默認使用什么庫？

默認使用動態(tài)庫：

如果想要靜態(tài)鏈接，需要添加-static選項：

注意：

如果你要強制靜態(tài)鏈接，必須提供對應的靜態(tài)庫。如果只提供靜態(tài)庫但連接方式是動態(tài)鏈接，gcc/g++沒有選擇，只能針對你的.a文件局部采用靜態(tài)鏈接。因此，如果從系統(tǒng)路徑中刪除庫文件，程序仍然可以運行。

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