在Linux上使用C++（GCC）构建和使用动态库
2023-12-31 05:25:48
前言
1.1 什么是动态库
动态库（也称为共享库）是一种可重定位的二进制文件，包含了程序或组件运行时所需的可执行代码和数据。动态库不同于静态库，静态库在程序编译时被链接到可执行文件中，而动态库在程序运行时才被加载和链接。
1.2 为什么要用动态库
使用动态库有许多好处，包括：
- 代码共享： 动态库可以被多个程序共享，这有助于节省磁盘空间和内存。
- 提高性能： 动态库可以提高程序的启动速度，因为在程序启动时不需要加载整个程序代码。
- 简化维护： 如果动态库需要更新，只需要更新动态库本身，而无需重新编译和链接整个程序。
Linux下C++生成动态库SO
2.1 创建动态库项目
- 使用命令行创建一个新的C++项目目录。
- 在项目目录中创建一个新的C++源文件（例如，main.cpp）。
- 在main.cpp文件中编写一个简单的函数，例如：
// main.cpp
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
2.2 编译动态库
- 使用以下命令编译main.cpp文件，生成动态库：
g++ -shared -fPIC -o libadd.so main.cpp
其中：
-shared选项指示GCC生成一个共享库。-fPIC选项指示GCC生成位置无关代码，以便动态库可以在不同的内存地址加载和执行。-o libadd.so选项指定输出动态库的名称。
2.3 使用动态库
现在我们已经生成了动态库libadd.so，我们可以将它链接到其他程序中使用。
- 创建一个新的C++程序（例如，use_libadd.cpp），在该程序中调用动态库中的函数：
// use_libadd.cpp
#include <iostream>
// 链接动态库
extern "C" int add(int a, int b);
int main() {
// 调用动态库中的add函数
int result = add(1, 2);
// 输出结果
std::cout << "The result is: " << result << std::endl;
return 0;
}
- 使用以下命令编译use_libadd.cpp文件，生成可执行程序：
g++ -o use_libadd use_libadd.cpp -L./ -ladd
其中：
-L./选项指定动态库的搜索路径。-ladd选项指示GCC链接动态库libadd.so。
现在就可以运行use_libadd程序，它将调用动态库中的add函数并输出结果。
隐式链接使用动态库
在Linux系统中，可以使用隐式链接的方式使用动态库。隐式链接是指在编译程序时，不需要显式指定动态库的路径和名称，系统会自动在运行时搜索并加载所需的动态库。
要使用隐式链接，只需要在程序中包含动态库的头文件，并在程序中调用动态库中的函数即可。例如，在上面的use_libadd.cpp程序中，我们包含了动态库的头文件<iostream>，并在程序中调用了动态库中的add函数。
显示链接使用动态库
也可以使用显示链接的方式使用动态库。显示链接是指在编译程序时，需要显式指定动态库的路径和名称。
要使用显示链接，需要在编译程序时使用-l选项指定动态库的名称。例如，在编译use_libadd.cpp程序时，可以使用以下命令：
g++ -o use_libadd use_libadd.cpp -L./ -ladd
其中，-L./选项指定动态库的搜索路径，-ladd选项指示GCC链接动态库libadd.so。
C++名称修饰
在C++中，函数和变量的名称在编译时会经过名称修饰（name mangling）。名称修饰是为了解决C++中函数和变量重载的问题。
例如，在use_libadd.cpp程序中，我们定义了一个名为add的函数，在libadd.so动态库中也定义了一个名为add的函数。为了区分这两个函数，编译器会在编译时对它们进行名称修饰。
在Linux系统中，C++名称修饰的具体规则与编译器有关。对于GCC编译器，名称修饰的规则是：
<mangled_name> = <function_name>_<argument_types>_<return_type>
例如，对于add函数，它的名称修饰后的形式可能如下：
_Z3addjj
其中，_Z3表示这是一个C++函数，add是函数名，jj表示函数的参数类型是两个int类型，j表示函数的返回值类型是int类型。
总结
在本文中，我们介绍了如何在Linux系统中使用C++（GCC）编译器生成和使用动态库。我们还探讨了隐式链接和显示链接之间的区别，以及如何处理C++中的名称修饰。希望这些知识能够对您有所帮助。
