【C语言】库的介绍及创建

一、什么是库

库也叫代码库，可以把一个些目标文件合并在一起方便使用。库是一个二进制可执行的文件，需要被载入到内存中才能使用。windows和linux都有自己的库，两者是不兼容的。

二、库的分类

静态库： 在链接时把库的二进制指令复制到调用模块中。
共享库（动态库）： 会和调用者一起加载到内存，当执行调用语句时会从程序的调用位置跳转到共享库中运行，共享库要有执行权限。
库文件后缀：

优缺点：
静态库的优点：运行速度快，但维护麻烦，当静态库中的内容更新后需要重新编译程序，使用静态库编译出的可执行文件会比共享库的要大。
共享库的优点：使用方便，共享库如果发生变化不需要重新编译程序，使用它编译出的可执行文件比使用静态库要小，运行速度要比使用静态库慢。

三、静态库的创建和使用（Linux）

1、创建静态库
编辑静态库原码：vim .c/.h
编译出目标文件：gcc -c xxx.c -> xxx.o
把目标文件打包成静态库文件：ar -r libxxx.a x1.o x2.o ...
ar 是一个专门控制静态库的命令
-r 把目录文件合并成一个静态库，如果静态库文件已经存在则更新。
-q 向静态库中添加目录文件
-t 查看静态库中有哪些目标文件
-d 从静态库中删除目标文件
-x 把静态库展开为目标文件
2、使用静态库

1. 直接调用

   把共享库当作目标文件一样，与调用者的目标文件一起合并出可执行文件。

 gcc main.c libtools.a

2. 通过gcc -L参数来指定库的路径

gcc main.c -L../tools/ -ltools

3. 通过设置LIBRARY_PATH环境变量来指定库的路径

• 打开~/.bashrc文件 vim ~/.bashrc
• 在末尾添加：export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH":/home/zhizhen/tools/"
• 保存退出后，执行:source ~/.bashrc
• gcc main.c -ltools 需要通过-l来指定库名

四、共享库的创建和使用

1、创建共享库
编辑静态库原码：vim .c/.h
编译出目标文件：gcc -c -fpic xxx.c -> xxx.o
把目标文件打包成共享库：gcc -shared x1.o x2.o … -o libxxx.so
-fpic编译出位置无关代码，在代码中使用相对地址，这样共享库就可以遇到内存的任何位置。
2、使用共享库
1、直接调用

gcc main.c libcalc.so

注意： 需要设置共享的加载路径，LD_LIBRARY_PATH
2、通过设置LIBRARY_PATH环境变量来指定库的路径
gcc main.c -lcalc 需要通过-l来指定库名
注意： 如果静态库和共享库同时存在，优先使用共享库，通过-static可以指定使用静态库。
3、通过gcc -L参数来指定库的路径

gcc main.c -L./calc/ -lclac

4、动态加载共享库

  #include <dlfcn.h>
    void *dlopen(const char *filename, int flag);
    功能：打开共享库
    filename：共享库的路径
    flag：打开方式
        RTLD_LAZY：延迟加载，使用到共享库时再加载
        RTLD_NOW：立即加载
    返回值：成功返回共享库的句柄，失败返回NULL

 void *dlsym(void *handle, const char *symbol);
    功能：通过函数名在共享库中获取函数指针
    handle：共享库的句柄
    symbol：函数名
    返回值：函数地址，失败返回NULL

  char *dlerror(void);
    功能：获取错误信息

int dlclose(void *handle);
    功能：卸载共享库
    注意：编译时添加-ldl参数

七、辅助工具
nm： 查看目标文件、可执行文件、静态库、共享库文件的符号列表。
ldd： 查看可执行文件依赖了哪些共享库
strip： 删除目标文件、可执行文件、静态库、共享库文件中符号列表、调试信息，可以有效降低文件的大小。
objdump： 可以显示二进制文件的汇编信息

八、错误处理
1、通过函数返回值表式错误
1、返回值合法表示成功，非法表示失败。
2、返回有效指针表示成功，返回NULL/0xFFFFFFFF 表示失败。
3、成功返回0，失败返回-1。
4、永远成功，如：printf

九、环境变量表
每个程序执行时都收到一张操作系统传递给的环境变量表，方便该程序了解当系统的环境配置，env命令可以在终端查看环境变量表。

环境变量表是一个以NULL结尾的字符指针数数组。
该表是系统环境变量的拷贝，程序对当前这张进行修改，并不影响操作系统。

char *getenv(const char *name);
功能：根据环境变量名获取环境变量的值

int putenv(char *string);
功能：name=value向环境变量表中添加环境变量，环境变量不存在则添加，存在则修改。
返回值：0表示成功，非零表示失败
注意：不会把字符串拷贝到环境变量表中，而是把字符串地址存储到数组中。

 int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);
    功能：以name,value的形式向环境变量表添加环境变量，如果环境变量不存在则直接添加，如果存在则根据overwrite参数进行修改。

   overwrite：
        零 环境变量已经存在则不修改
        非零 功能相当于putenv
    返回值：0表示成功，非零表示失败

 int unsetenv(const char *name);
    功能：删除环境变量
    返回值：0表示成功，非零表示失败

int clearenv(void);
功能：清空环境变量