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一、什么是头文件？什么是库文件？有什么区别？
先说总结
头文件是包含函数声明，宏定义，类的声明的文件。
在linux中一般头文件会在/usr/include中，如果没有可以使用 locate命令查找文件所在位置。
库文件是一种目标文件，静态库是可重定位目标文件，动态库是共享目标文件。（后面有解释）
一般在/usr/lib、/usr/lib64、/lib、/lib64都包含库文件
头文件是在预处理时使用；库文件是链接时使用。
头文件内容还是高级语言内容；库文件是二进制文件。
目标文件
在解释静态库和动态库之前，需要简单了解一下什么是目标文件。目标文件常常按照特定格式来组织，在linux下，它是ELF格式（Executable Linkable Format，可执行可链接格式），而在windows下是PE（Portable Executable，可移植可执行）。
而通常目标文件有三种形式：
-
可执行目标文件。即我们通常所认识的，可直接运行的二进制文件。
-
可重定位目标文件。包含了二进制的代码和数据，可以与其他可重定位目标文件合并，并创建一个可执行目标文件。
-
共享目标文件。它是一种在加载或者运行时进行链接的特殊可重定位目标文件。
使用readelf -a filename 可以查看目标文件的ELF格式
二、什么是静态库？什么是动态库？有什么区别？
静态库在linux中是以.a(archive)为后缀，作用是在进行链接生成可执行文件时，从静态库文件中拷贝需要的内容到最终的可执行文件中。
//在使用gcc编译时采用 -static选项来进行静态文件的链接：
gcc -c main.c
gcc -static -o main main.o
动态库在linux中是以.so(shared object)为后缀，它并不在链接时将需要的二进制代码都拷贝到可执行文件中，而是拷贝一些重定位和符号表信息，当程序运行时需要的时候再通过符号表从动态库中获取。
//使用gcc编译默认采用动态链接
gcc -o main main.c
三、为什么只用在程序头部写上包含的头文件，头文件中并没有实现内容就可以使用声明的函数呢？
首先要熟悉程序编译过程
预处理->编译->汇编->链接
- 预处理(preprocessing)的时候把头文件内容包含进来。
gcc -E -o main.i main.c
- 编译,但不包括汇编(compilation, do not assemble)将预处理后的文件转换成汇编代码。
gcc -S -o main.S main.i
- 汇编将编译后的程序转换为二进制文件，也就是可重定向目标文件。
gcc -c -o main.o main.S
- 链接将具体的动态库或者静态库中的代码(也就是包的头文件中的代码实现部分)拷贝代码或拷贝符号表的方式，生成可执行目标文件。
gcc -o main main.o
动静态库区别
1.可执行文件大小不一样
静态链接的可执行文件要比动态链接的可执行文件大得多，因为它将需要用到的代码从二进制文件中拷贝了一份，而动态链接仅仅是复制了一些重定位和符号表信息。
2.占用磁盘大小不一样
如果有多个可执行文件，那么静态库中的同一个函数的代码就会被复制多次，而动态库只有一份，因此使用静态库占用的磁盘空间相对比动态库要大。
3.拓展性与兼容性不一样
如果静态库中某个函数的实现变了，那么可执行文件必须重新编译，而对于动态链接生成的可执行文件，只需要更新动态库本身即可，不需要重新编译可执行文件。正因如此，使用动态库的程序方便升级和部署。
4.依赖不一样
静态连接的可执行文件不需要依赖其他的内容即可运行，而动态链接的可执行文件必须依赖动态库的存在。所以如果你在安装一些软件的时候，提示某个动态库不存在的时候也就不奇怪了。
即便如此，系统中一般存在一些大量公用的库，所以使用动态库并不会有什么问题。
5.复杂性不一样
相对来说，动态库的处理要比静态库要复杂，例如如何在运行时确认地址？多个进程如何共享一个动态库？当然，作为调用者我们不需要关注，另外动态库版本的管理也是一项技术活。这也不在本文的讨论范围。
6.加载速度不一样
由于静态库在链接时就和可执行文件在一块了，而动态库在加载或者运行时才链接，因此，对于同样的程序，静态链接的要比动态链接加载更快。所以选择静态库还是动态库是空间和时间的考量。但是通常来说，牺牲这点性能来换取程序在空间上的节省和部署的灵活性是值得的。再加上局部性原理，牺牲的性能并不多。(局部性原理是指CPU访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。)
四、如何生成动静态库文件
静态库的生成
//1.先写出相应的.h文件和对应的.c文件
//2.编译.c文件
//3.使用ar工具将.o文件归档生成.a静态库文件
[root@localhost linux]# ls
add.c add.h main.c sub.c sub.h
[root@localhost linux]# gcc -c add.c -o add.o
[root@localhost linux]# gcc -c sub.c -o sub.o
生成静态库
[root@localhost linux]# ar -rc libmymath.a add.o sub.o
ar是gnu归档工具，rc表示(replace and create)
查看静态库中的目录列表
[root@localhost linux]# ar -tv libmymath.a
rw-r–r-- 0/0 1240 Sep 15 16:53 2017 add.o
rw-r–r-- 0/0 1240 Sep 15 16:53 2017 sub.o
t:列出静态库中的文件
v:verbose 详细信息
[root@localhost linux]# gcc main.c -L. -lmymath
-L 指定库路径
-l 指定库名
测试目标文件生成后，静态库删掉，程序照样可以运行。
注意：静态库文件和动态库文件的命名规则是libxxxx.so/libxxxx.a，在进行 链接时只用lxxxx即可
库文件的搜索路径
- 从左往右搜索-L指定的目录
- 有环境变量指定的目录（LIBRAY_PATH）
- 由系统指定的目录
- /usr/lib
- /usr/local/lib
动态库的生成
- shared:表示生成共享库格式
- fPIC:产生位置无关码(position independent code)
示例：
[root@localhost linux]# gcc -fPIC -c sub.c add.c
[root@localhost linux]# gcc -shared -o libmymath.so *.o
[root@localhost linux]# ls
add.c add.h add.o libmymath.so main.c sub.c sub.h sub.o
总结
静态库和动态库的具体链接方式并没在本文讨论，本文仅仅介绍动静态库的区别和是什么和怎么生成，对于我来说已经足够。更多内容需要读者自行阅读相关书籍。