首先 我們要明白什么是庫?

庫（Library）是一組預編譯的代碼，提供特定的功能，可以被多個程序共享調用，避免重復編寫代碼。在鏈接步驟中，鏈接器將從庫文件取得所需的代碼，復制到生成的可執行文件中

Linux 中常見的庫文件有兩種，一種.a為后綴，為靜態庫，另一種以.so為后綴，為動態庫。
靜態庫：在程序編譯時，將庫的代碼“拷貝”到最終的可執行文件中；
動態庫（共享庫）：在程序運行時，動態載入庫的代碼，多個程序可以共享同一份庫文件。

靜態庫

靜態庫通常以.a為后綴（在Linux下），是多個目標文件（.o）組成的歸檔文件（Archive），里面存儲著一組目標文件。

特點

• 在鏈接（Linking）的時候被合并到可執行文件中
• 可執行文件較大，因為庫的代碼已經復制到程序中
• 加載快，無需在運行時再載入庫文件
• 無需在運行環境中存在庫文件，便于部署

作用

• 方便將多個目標文件打包成一個完整的可執行程序
• 使用簡單，不依賴外部共享庫

創建靜態庫

# 先編譯源文件生成目標文件
gcc -c file1.c -o file1.o
gcc -c file2.c -o file2.o# 將目標文件打包為靜態庫
ar rcs libmylib.a file1.o file2.o# 編譯時鏈接靜態庫
gcc main.o -L. -lmylib -o myprogram

使用靜態庫

• 在編譯時指定庫路徑和庫名（-L和-l參數）
  • l：指定庫名（庫的文件名為 libxxx.a，庫名為 xxx）
  • L：指定庫路徑
  • static：使用靜態鏈接

gcc -static main.c -o main -l math -L ./
// 錯誤：gcc -l math -static main.c -o main -L ./

特別注意，必須把 -l math 放在后面。放在最后時它是這樣的一個解析過程：

• 鏈接器從左往右掃描可重定位目標文件和靜態庫
• 掃描 main.c 時，發現兩個未解析的符號 add 和 sub，記住這兩個未解析的符號
• 掃描 libmath.a，找到了前面未解析的符號，因此提取相關代碼
• 最終沒有任何未解析的符號，編譯鏈接完成
  那如果將 -l math 放在前面，又是怎樣的情況呢？
• 鏈接器從左往右掃描可重定位目標文件和靜態庫
• 掃描 libmath.a，由于前面沒有任何未解析的符號，因此不會提取任何代碼
• 掃描 main.c，發現未解析的符號 add 和 sub
• 掃描結束，還有兩個未解析的符號，因此編譯鏈接報錯
  如果把-l math放在前面，編譯結果如下：

我們看看最終生成的文件大小：

生成可執行文件大小為892k
由于最終生成的可執行文件中已經包含了add和sub相關的二進制代碼，因此這個可執行文件在一個沒有libmath.a的Linux系統中也能正常運行。

動態庫

動態庫和靜態庫類似，但是它并不在鏈接時將需要的二進制代碼都“拷貝”到可執行文件中，而是僅僅“拷貝”一些重定位和符號表信息，這些信息可以在程序運行時完成真正的鏈接過程。Linux 中這類庫的名字一般是 libxxx.so。(shared object)

符號表

• 符號表記錄了函數和變量的名字、地址等信息，是連接器、加載器用來解決引用關系的重要數據結構。
• 在動態庫中，符號表包括：
  • 導出符號：庫中提供給外部調用的函數和變量
  • 需要被其他程序或庫引用的符號

重定位信息

• 重定位是指在程序或庫加載到內存后，動態調整代碼中的地址引用，使得符號指向正確的內存地址。
• 重定位信息記錄了哪些位置需要修正（如函數調用、全局變量訪問位置）
• 在靜態鏈接中，重定位在鏈接階段完成；在動態鏈接中，加載時由系統完成。

定義：

• 動態庫也稱“共享庫”，以.so（Shared Object）為后綴
• 在程序運行時動態載入，多個程序可以共享同一份庫文件

特點

• 在程序加載時才載入庫（動態鏈接）
• 可減小可執行文件大小，因為庫在運行時加載
• 便于維護和升級，只需替換庫文件，無需重新編譯所有程序
• 運行時依賴，程序必須找到對應的.so文件

作用

• 方便庫的共享和維護
• 可以實現插件式開發或模塊化設計

創建動態庫

# 編譯生成共享庫
gcc -fPIC -c file1.c -o file1.o
gcc -fPIC -c file2.c -o file2.o
gcc -shared -o libmylib.so file1.o file2.o# 編譯程序鏈接動態庫
gcc main.o -L. -lmylib -o myprogram

注意：

• -fPIC：生成位置無關代碼（Position Independent Code）
• -shared：生成共享庫

使用動態庫

步驟	命令示例	說明
1. 創建共享庫	gcc -fPIC -c mylib.c -o mylib.o gcc -shared -o libmylib.so mylib.o	生成.so文件
2. 編譯調用程序	gcc main.c -L. -lmylib	連接到共享庫
3. 設置環境變量或放庫到系統路徑	export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH sudo cp libmylib.so /usr/lib/	讓運行時找到共享庫
4. 運行程序	./myprogram	運行程序，調用共享庫中的函數

找不到的原因

原因類別	描述	解決措施
庫路徑未在標準路徑或未指定	庫文件所在路徑未加入系統路徑或未在運行時指定	設置LD_LIBRARY_PATH或rpath
缺少ldconfig刷新緩存	添加新庫后未刷新系統緩存	運行ldconfig
編譯參數不正確	編譯時未設置-rpath或路徑錯誤	使用-Wl,-rpath指定路徑
依賴缺失	庫依賴的其他庫不存在或路徑錯誤	用ldd檢測，安裝缺失的庫
權限不足	庫文件權限限制	修改文件權限

主要原因是系統在運行時無法定位到庫文件的存放路徑，可能因為庫路徑沒有配置正確、庫文件放錯位置、未刷新緩存或依賴缺失等。

當在運行程序時，動態庫（.so文件）找不到，系統會報錯，導致程序無法正常啟動。這種情況常見的錯誤信息有：

error while loading shared libraries: libmylib.so: cannot open shared object file: No such file or directory

動態庫找不到時的解決辦法

1.臨時設置環境變量LD_LIBRARY_PATH

這是一種快速方便的方式，臨時告訴系統去哪里找共享庫。

export LD_LIBRARY_PATH=.:/path/to/lib:$LD_LIBRARY_PATH
./your_program

示例：假設libmylib.so在當前目錄：

export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH
./your_program

缺點：此設置只在當前終端有效，關閉終端后失效。

2.將共享庫拷貝到系統標準目錄

將你的共享庫復制到系統的庫目錄（如/usr/lib或/usr/local/lib），然后刷新緩存。

sudo cp libmylib.so /usr/lib/
sudo ldconfig

說明：

ldconfig命令會刷新系統的庫緩存，讓系統知道新加入的庫。

注意：需要管理員權限。

3.修改程序的RPATH或RUNPATH（在編譯時指定）

在編譯時，將庫的路徑提前嵌入到可執行文件中，使其在運行時自動查找。

例：

gcc main.c -L/path/to/lib -Wl,-rpath=/path/to/lib -lmylib -o myprogram

• -Wl,-rpath=路徑：在可執行文件中指定庫搜索路徑

執行后，無需設置LD_LIBRARY_PATH，系統會自動在指定路徑查找庫。

4.使用LD_LIBRARY_PATH環境變量文件（配置全局）

編輯/etc/ld.so.conf或在/etc/ld.so.conf.d/目錄中添加自定義路徑，然后運行

sudo ldconfig

這樣，系統會在指定路徑中查找庫。

5. 動態調試：使用ldd命令檢測缺失的依賴庫

運行:

ldd ./your_program

可以顯示程序依賴的所有共享庫，查看是否有“not found”的庫。

如果發現缺失的庫，可以用上面的方法解決。

小結

方法	作用	適用場景
LD_LIBRARY_PATH	臨時指定庫路徑	調試或快速測試
拷貝到系統目錄	將庫放到標準路徑，系統自動加載	部署時，保證程序可以找到庫
RPATH/RUNPATH	在編譯時嵌入路徑	內部控制，避免環境變量設置
ldconfig配置	全系統范圍配置庫搜索路徑	長期維護或系統級別的配置
ldd命令檢測依賴	查看依賴關系，找出缺失的庫	調試、排錯

靜態庫與動態庫的區別

特性	靜態庫（.a）	動態庫（.so）
鏈接時間	編譯時（靜態鏈接）	運行時（動態鏈接）
生成文件大小	較大（所用到代碼要從二進制文件中拷貝一份，復制到可執行文件中）	較小（庫文件單獨存在，僅僅復制了一些重定位和符號表信息）
占用空間	運行時每個程序都持有一份庫的副本	多個程序共享同一份庫（內存節省）
升級維護	需要重新編譯程序	只需替換庫文件，無需重新編譯
依賴關系	不需要庫文件存在于運行環境中	需要庫文件存在于運行環境中
運行速度	略快（沒有動態加載耗時）	因為需要動態加載，可能略慢