Linux下的静态链接库和动态链接库的区别详解

在Linux操作系统中，动态链接库(Dynamic Link Libraries, DLLs)和静态链接库(Static Libraries)是两种用于存储和管理代码的关键编程概念。动态链接库允许程序在运行时加载和链接共享代码，多个程序可以共享同一代码库，从而减少内存占用并提高效率。相反，静态链接库在程序编译时将代码直接嵌入到应用程序中，虽然增加了程序的独立性，却可能导致更大的程序体积。

静态链接库

静态链接库是指编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为 .a 。

我们需要注意的是静态库是会随着编译一起被编译到 .o 文件中的，即一旦程序编译静态库与汇编生成的目标文件一起链接为可执行文件，那么静态库必定跟.o文件格式相似，只有这样才能和目标文件成功链接。

静态链接库的特点

静态库对函数库的链接是放在编译时期完成的。

程序在运行时与函数库再无瓜葛，移植方便。

浪费空间和资源，因为所有相关的目标文件与牵涉到的函数库被链接合成一个可执行文件。

动态链接库

通过上面对静态链接库的介绍我们其实对库应该已经有个概念了，既然有静态链接库那肯定就存在动态的链接库，那什么是动态链接库呢?我们一起来看一下!

我们知道静态链接库会占用很多不必要的资源，那我们就能想到动态链接库的第一个特点肯定就是节省资源。

动态库在程序编译时并不会像静态链接库那样被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入。不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例，规避了空间浪费问题。动态库在程序运行是才被载入，也解决了静态库对程序的更新、部署和发布页会带来麻烦。用户只需要更新动态库即可，增量更新。

动态库一般后缀名为 .so，gcc/g++在编译时默认使用动态库。无论静态库，还是动态库，都是由 .o 文件创建的。

一、动态链接的工作原理

动态链接的过程主要由动态链接器完成。在程序启动时，动态链接器会检查程序所需的动态库是否已经在内存中，如未加载，则动态链接器会找到这些动态库文件，在内存中为之建立映射，并将程序中的调用指向这些映射好的内存地址。此外，动态链接允许程序在执行过程中按需加载或卸载库，这提高了灵活性和内存的使用效率。

在动态链接过程中，可重定位代码和数据表现得尤为重要。它们允许动态库被加载到内存中的任意位置，而程序依然能正常运行，因为所有的函数调用和数据访问都是通过一张动态链接修正表进行处理的。

二、静态链接的工作原理

相比之下，静态链接在程序编译的时候就将所有需要的库函数的代码复制进了最终生成的执行文件中。这使得编译后的程序通常体积较大，并且所有需要的资源都已经包含在内，程序运行时不再需要额外的库文件。因此，静态链接生成的执行文件携带了所有必要的资源，在没有对应库的环境中也能运行。

由于所有必要的代码和资源都被包含在单个执行文件中，静态链接的程序启动速度可能比动态链接的快，因为没有动态库加载和地址绑定的额外开销。但它们牺牲了空间效率和维护的便利性。

1. 动态链接库的原理和优势

动态链接库(DLLs)在Linux中是一种常见的代码共享方式。其核心思想是，将常用的函数和资源存储在单独的文件中，由多个程序在运行时共享。这意味着相同的代码段不必在每个程序中重复出现，节约了宝贵的内存资源。

动态链接库的主要优势在于：

减少内存占用：多个程序共享同一动态库的不同部分，只需要在内存中保留一份拷贝。

方便更新和维护：更新库文件时，无需重新编译使用该库的所有程序。

提高加载速度：动态链接的程序通常比完全静态链接的程序小，因此加载速度更快。

2. 静态链接库的工作机制及其优点

静态链接库在程序编译时将所需的库代码直接集成到程序中。这意味着每个程序都有一个库代码的独立副本，使得程序在没有安装相应库的系统上也能运行。

静态链接的优点包括：

提高独立性：静态链接的程序不依赖外部的库文件，便于分发和运行。

避免兼容性问题：不会因为系统中库的更新而导致程序运行不正常。

3. 动态链接库与静态链接库的比较

选择动态链接库还是静态链接库，主要取决于特定的应用场景和需求。动态链接库在减少内存占用和方便维护方面占优势，但可能带来版本兼容问题。静态链接库提高了程序的独立性和可靠性，但增加了程序体积。

4. 在Linux系统中使用这些库的实践指南

创建和使用动态链接库和静态链接库需要遵循Linux系统中特定的编译和链接过程。例如，使用gcc编译器创建静态库需要使用ar命令，而创建动态链接库则需要使用-shared标志。此外，确保程序能找到正确的库文件是很重要的，这可能涉及设置环境变量或者使用特定的链接选项。

5. 案例研究和应用场景

例如，大型软件系统可能会倾向于使用动态链接库来减少总体内存占用，而嵌入式系统由于资源限制，可能会更多地使用静态链接库以保证独立性和可靠性。

动态链接库和静态链接库在Linux系统中是非常重要的概念。它们各有优缺点，适用于不同的应用场景。理解这两种类型的库及其适用情况，对于Linux程序员来说至关重要，直接影响到程序的性能、效率以及维护的便利性。

动态链接与静态链接有什么区别?

动态链接和静态链接是两种不同的链接机制：

静态链接：在编译时将库文件的代码直接复制到可执行文件中，形成一个包含所有依赖的独立可执行文件。这样的可执行文件相对较大，但可以在没有对应库文件的系统上运行。

动态链接：在运行时通过动态链接器将程序所需的库文件加载到内存中。这样的可执行文件相对较小，但依赖于系统中已经安装的库文件。如果没有对应的库文件或者版本不匹配，程序将无法运行。

动态链接和静态链接各有优劣，根据具体的需求和场景进行选择。在大多数情况下，Linux采用动态链接可以在保证运行效率的同时提供更好的可维护性和灵活性。

常见问答：

问：动态链接库和静态链接库在Linux中有什么区别?

答：在Linux中，动态链接库(DLLs)是在程序运行时被加载和链接的，允许多个程序共享同一代码库，这有助于节省内存和方便库的更新。而静态链接库在程序编译时将库代码直接集成到程序中，每个程序都有一个独立的库代码副本，这提高了程序的独立性和可靠性，但可能导致更大的程序体积。

问：为什么要使用动态链接库?

答：使用动态链接库的主要理由是它们减少了内存占用，因为多个程序可以共享同一个库的单一内存副本。此外，更新动态链接库比更新静态库更容易，因为只需替换一个文件，而不必重新编译依赖它的每个程序。动态链接库还可以加快程序的加载速度。

问：静态链接库的优势是什么?

答：静态链接库的主要优势是它提高了程序的独立性和可靠性。由于库代码被直接编译到程序中，因此程序不依赖于外部的库文件，这简化了程序的部署和分发，尤其是在库文件可能不存在的系统中。此外，静态链接避免了运行时库版本冲突的问题。

问：在什么情况下应该选择动态链接库而不是静态链接库?

答：当你想要减少应用程序的总体内存占用，或者希望简化应用程序的更新和维护过程时，应该选择动态链接库。它们特别适用于那些有许多共享通用库的大型应用程序或系统。

问：使用静态链接库有哪些潜在的缺点?

答：静态链接库的主要缺点是增加了程序的总体体积，因为每个程序都包含了库的一个完整副本。这可能导致更大的磁盘和内存占用。此外，如果库需要更新或修复，每个使用该静态库的程序都需要重新编译和部署，这可能导致维护工作量增加。