十二、C++速通秘籍—靜態庫,動態庫

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十一、C++速通秘籍—多線程-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_36323170/article/details/147055932?spm=1001.2014.3001.5502

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一、編程后為什么會引入“庫”，什么是庫？

二、庫分為哪幾類？ - 靜態庫，動態庫

1、靜態庫（.a 或.lib）

2、動態庫（.so 或.dll）

三、Linux/windows系統下的庫

1、Linux 下表現形式

2、Windows 下表現形式

四、Linux/Windows下使用靜態庫，什么場景下使用靜態庫？

1、適用場景

2、Linux 下創建和使用靜態庫

2.1、創建靜態庫

2.2、使用靜態庫

3、Windows 下創建和使用靜態庫

3.1、創建靜態庫

3.2、使用靜態庫

五、Linux/Windows下使用動態庫，什么場景下使用動態庫？

1、適用場景

2、Linux 下創建和使用動態庫

2.1、創建動態庫

2.1、使用動態庫

3、Windows 下創建和使用動態庫

3.1、創建動態庫

六、靜態庫，與動態庫二者的區別

內存占用

部署難度

運行效率

可維護性

七、總結

一、編程后為什么會引入“庫”，什么是庫？

????????想象一下你是一位超級大廚，每次做飯都要從頭開始種糧食、養牲畜、采摘蔬菜，那得花費多少時間和精力呀！在編程的世界里也是如此，如果每次編寫程序都要從頭開始實現一些常用的功能，比如文件讀寫、數學計算等，那程序員可就太累啦。于是，“庫”就應運而生了。

????????庫就像是一個裝滿各種工具的百寶箱，里面存放著已經編寫好的代碼，這些代碼實現了各種各樣的功能。當程序員需要使用某個功能時，不需要自己重新編寫代碼，只需要從這個百寶箱里拿出對應的工具（也就是調用庫中的代碼）就可以了。比如說，在 C++ 中，我們之前已經接觸過std標準庫，就提供了很多常用的功能，像字符串處理、容器管理等。你只需要包含相應的頭文件，就可以使用這些功能，就像大廚從廚房里拿出現成的調料一樣方便。

二、庫分為哪幾類？ - 靜態庫，動態庫

庫主要分為兩類：靜態庫和動態庫，它們就像是兩種不同類型的百寶箱。

1、靜態庫（.a 或.lib）

????????靜態庫就像是一個可以被復制的百寶箱。當你使用靜態庫時，編譯器會把靜態庫中的代碼完整地復制到你的可執行文件中。這就好比你把百寶箱里的工具都拿出來，放進自己的口袋里，以后無論走到哪里，都可以隨時使用這些工具，不需要再依賴原來的百寶箱。

2、動態庫（.so 或.dll）

????????動態庫則像是一個共享的百寶箱，存放在一個公共的地方。當你的程序需要使用動態庫中的代碼時，程序會在運行時去這個公共的地方查找并加載所需的代碼。這就好比你需要某個工具時，不需要把整個百寶箱都拿走，只需要去公共的地方借用一下工具，用完后再還回去。

三、Linux/windows系統下的庫

1、Linux 下表現形式

在 Linux 系統中，靜態庫的文件擴展名通常是 `.a`，例如 `libexample.a`；動態庫的文件擴展名通常是 `.so`，例如 `libexample.so`。這些庫文件一般存放在 `/usr/lib` 或 `/usr/local/lib` 等目錄下。

2、Windows 下表現形式

在 Windows 系統中，靜態庫的文件擴展名是 `.lib`，例如 `example.lib`；動態庫的文件擴展名是 `.dll`，例如 `example.dll`。這些庫文件通常存放在系統目錄（如 `C:\Windows\System32`）或程序的安裝目錄下。

下面是一個簡單的對比圖：

系統	靜態庫擴展名	動態庫擴展名
Linux	.a	.so
Windows	.lib	.dll

四、Linux/Windows下使用靜態庫，什么場景下使用靜態庫？

1、適用場景

當你需要將程序打包成一個獨立的可執行文件，并且不希望依賴外部的庫文件時，就可以使用靜態庫。比如你開發了一個小型的游戲，希望用戶下載后可以直接運行，不需要額外安裝其他庫，這時就可以使用靜態庫。

2、Linux 下創建和使用靜態庫

2.1、創建靜態庫

假設我們有一個簡單的 C++ 函數 `add`，用于計算兩個整數的和，代碼如下：

add.cpp

int add(int a, int b)
{return a + b; 
}

首先，將 `add.cpp` 編譯成目標文件：（add.o）

g++ -c add.cpp -o add.o

然后，使用 `ar` 工具將目標文件打包成靜態庫：

ar rcs libadd.a add.o

這樣，我們就創建了一個名為 `libadd.a` 的靜態庫。

2.2、使用靜態庫

現在，我們來編寫一個主程序 `main.cpp` 來使用這個靜態庫：

main.cpp

#include <iostream>// 聲明 add 函數
extern int add(int a, int b);int main() {int result = add(3, 5);std::cout << "3 + 5 = " << result << std::endl;return 0;
}

編譯并鏈接靜態庫：

g++ main.cpp -L. -ladd -o main

其中，`-L.` 表示在當前目錄下查找庫文件，`-ladd` 表示鏈接名為 `libadd.a` 的靜態庫。最后，運行可執行文件：

./main

3、Windows 下創建和使用靜態庫

3.1、創建靜態庫

同樣使用上面的 `add.cpp` 代碼，打開 VisualCode，創建一個 `add.cpp`文件。

代碼：

int addWin(int a, int b)
{return a + b;
}

這里編譯生成.lib，這里需要修改VsCode,中的tasks.json；

通過這個文件創建了兩個編譯任務：create_targe_file/create_static_lib

{"tasks": [{ // 生成目標文件"type": "shell","label": "create_target_file","command": "C:\\Qt\\Qt5.12.8\\Tools\\mingw730_64\\bin\\g++.exe","args": ["-fdiagnostics-color=always","-c","${file}","-o","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.o"],"options": {"cwd": "${fileDirname}"},"problemMatcher": ["$gcc"],"group": {"kind": "build","isDefault": true}},{ // 生成靜態庫"label": "create_static_lib","type": "shell","command": "C:\\Qt\\Qt5.12.8\\Tools\\mingw730_64\\bin\\ar.exe","args": ["rcs","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.lib","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.o"],"group": {"kind": "build","isDefault": true},"presentation": {"reveal": "always"},"problemMatcher": "$gcc"}],"version": "2.0.0"
}

（1）、打開命令面板（Ctrl+Shift+P）

（2）、輸入?Tasks: Run Task?并選擇?create_target_file

（3）、創建靜態庫，跟步驟2相同選擇create_static_lib

3.2、使用靜態庫

創建一個staticEx.cpp

// 鏈接靜態庫
#include <iostream>// 聲明 addWin 函數
extern "C" int addWin(int a, int b);int main() {int result = addWin(5, 5);std::cout << "5 + 5 = " << result << std::endl;return 0;
}

配置tasks.json:

{"tasks": [{ // 生成目標文件"type": "shell","label": "create_target_file","command": "C:\\Qt\\Qt5.12.8\\Tools\\mingw730_64\\bin\\g++.exe","args": ["-fdiagnostics-color=always","-c","${file}","-o","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.o"],"options": {"cwd": "${fileDirname}"},"problemMatcher": ["$gcc"],"group": {"kind": "build","isDefault": true}},{ // 生成靜態庫"label": "create_static_lib","type": "shell","command": "C:\\Qt\\Qt5.12.8\\Tools\\mingw730_64\\bin\\ar.exe","args": ["rcs","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.lib","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.o"],"group": {"kind": "build","isDefault": true},"presentation": {"reveal": "always"},"problemMatcher": "$gcc"},{ // 生成可執行文件"label": "create_exe_file","type": "shell","command": "C:\\Qt\\Qt5.12.8\\Tools\\mingw730_64\\bin\\g++.exe","args": ["-fdiagnostics-color=always","-c",   // 編譯參數"${file}","-L${fileDirname}\\..\\..\\build","-o","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.exe","-static"],"group": {"kind": "build","isDefault": true},"presentation": {"reveal": "always"},"problemMatcher": "$gcc"}],"version": "2.0.0"
}

五、Linux/Windows下使用動態庫，什么場景下使用動態庫？

1、適用場景

當多個程序需要共享相同的代碼，或者庫文件需要經常更新時，使用動態庫就非常合適。比如操作系統中的一些公共庫，多個程序都可以使用這些庫中的功能，這樣可以節省系統資源。

2、Linux 下創建和使用動態庫

2.1、創建動態庫

還是使用上面的 `add.cpp` 代碼，將其編譯成動態庫：

g++ -fPIC -c add.cpp -o add.o
g++ -shared -o libadd.so add.o

其中，`-fPIC` 選項用于生成位置無關代碼，`-shared` 選項用于創建動態庫。

2.1、使用動態庫

編寫主程序 `main.cpp`：

// main.cpp
#include <iostream>// 聲明 add 函數
extern int add(int a, int b);int main() {int result = add(9, 8);std::cout << "9 + 8 = " << result << std::endl;return 0;
}

編譯并鏈接動態庫：


g++ main.cpp -L. -ladd -o mainso

運行程序前，需要設置動態庫的搜索路徑：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.
./main

3、Windows 下創建和使用動態庫

3.1、創建動態庫

在 VsCode 中創建兩個文件`dyAdd.h/dyAdd.cpp`，在dyAdd.h中添加一個導出函數的聲明，dyAdd.cpp中實現函數功能：

dyAdd.h

// 動態庫
#ifndef _DYADD_H_
#define _DYADD_H_#ifdef DYADD_DLL_EXPORTS
#define DYADD_API __declspec(dllimport)
#else
#define DYADD_API __declspec(dllexport) // 導出
#endifextern "C" DYADD_API int add(int a, int b);#endif

dyAdd.cpp

#include "dyAdd.h"extern "C" DYADD_API int add(int a, int b)
{return a + b;
}

tasks.json

{"tasks": [{ // 生成目標文件"type": "shell","label": "create_target_file","command": "C:\\Qt\\Qt5.12.8\\Tools\\mingw730_64\\bin\\g++.exe","args": ["-fdiagnostics-color=always","-c","${file}","-o","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.o","-DDYADD_EXPORTS" // 添加此行以定義 DYADD_EXPORTS 宏],"options": {"cwd": "${fileDirname}"},"problemMatcher": ["$gcc"],"group": {"kind": "build","isDefault": true}},{ // 生成動態庫"label": "create_dynamic_lib","type": "shell","command": "C:\\Qt\\Qt5.12.8\\Tools\\mingw730_64\\bin\\g++.exe","args": ["-fdiagnostics-color=always","-g","-shared","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.o","-o","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.dll"],"group": {"kind": "build","isDefault": true},"presentation": {"reveal": "always"},"problemMatcher": "$gcc"},{ // 通過動態庫生成可執行文件"label": "create_exe_dyfile","type": "shell","command": "C:\\Qt\\Qt5.12.8\\Tools\\mingw730_64\\bin\\g++.exe","args": ["-fdiagnostics-color=always","-g","${file}","-I${fileDirname}","-L${fileDirname}\\..\\..\\build","-o","${fileDirname}\\..\\..\\build\\${fileBasenameNoExtension}.exe","-ladd"],"group": {"kind": "build","isDefault": true},"presentation": {"reveal": "always"},"problemMatcher": "$gcc"}],"version": "2.0.0"
}

這里第一步，第二步，執行后生成了dyAdd.dll，以及編譯的中間文件dyAll.o，編譯方法都是通過控制面板按步驟生成：

使用動態庫

dynamicEx.cpp

#include <iostream>
#include <windows.h>// 動態加載
typedef int (*AddFunction)(int, int);int main() {HINSTANCE hDLL = LoadLibrary("dyAdd.dll");if (hDLL != NULL) {AddFunction add = (AddFunction)GetProcAddress(hDLL, "add");if (add != NULL) {int result = add(3, 5);std::cout << "3 + 5 = " << result << std::endl;}else {std::cout << "Failed to get add function address." << std::endl;}FreeLibrary(hDLL);}return 0;
}

編譯并運行程序