首先我们要明白什么是库?

库（Library）是一组预编译的代码，提供特定的功能，可以被多个程序共享调用，避免重复编写代码。在链接步骤中，链接器将从库文件取得所需的代码，复制到生成的可执行文件中

Linux 中常见的库文件有两种，一种.a为后缀，为静态库，另一种以.so为后缀，为动态库。
静态库：在程序编译时，将库的代码“拷贝”到最终的可执行文件中；
动态库（共享库）：在程序运行时，动态载入库的代码，多个程序可以共享同一份库文件。

静态库

静态库通常以.a为后缀（在Linux下），是多个目标文件（.o）组成的归档文件（Archive），里面存储着一组目标文件。

特点

在链接（Linking）的时候被合并到可执行文件中
可执行文件较大，因为库的代码已经复制到程序中
加载快，无需在运行时再载入库文件
无需在运行环境中存在库文件，便于部署

作用

方便将多个目标文件打包成一个完整的可执行程序
使用简单，不依赖外部共享库

创建静态库

# 先编译源文件生成目标文件
gcc -c file1.c -o file1.o
gcc -c file2.c -o file2.o# 将目标文件打包为静态库
ar rcs libmylib.a file1.o file2.o# 编译时链接静态库
gcc main.o -L. -lmylib -o myprogram

使用静态库

在编译时指定库路径和库名（-L和-l参数）
- l：指定库名（库的文件名为 libxxx.a，库名为 xxx）
- L：指定库路径
- static：使用静态链接

gcc -static main.c -o main -l math -L ./
// 错误：gcc -l math -static main.c -o main -L ./

特别注意，必须把 -l math 放在后面。放在最后时它是这样的一个解析过程：

链接器从左往右扫描可重定位目标文件和静态库
扫描 main.c 时，发现两个未解析的符号 add 和 sub，记住这两个未解析的符号
扫描 libmath.a，找到了前面未解析的符号，因此提取相关代码
最终没有任何未解析的符号，编译链接完成
那如果将 -l math 放在前面，又是怎样的情况呢？
链接器从左往右扫描可重定位目标文件和静态库
扫描 libmath.a，由于前面没有任何未解析的符号，因此不会提取任何代码
扫描 main.c，发现未解析的符号 add 和 sub
扫描结束，还有两个未解析的符号，因此编译链接报错
如果把-l math放在前面，编译结果如下：

在这里插入图片描述

我们看看最终生成的文件大小：
在这里插入图片描述
生成可执行文件大小为892k
由于最终生成的可执行文件中已经包含了add和sub相关的二进制代码，因此这个可执行文件在一个没有libmath.a的Linux系统中也能正常运行。

动态库

动态库和静态库类似，但是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，而是仅仅“拷贝”一些重定位和符号表信息，这些信息可以在程序运行时完成真正的链接过程。Linux 中这类库的名字一般是 libxxx.so。(shared object)

符号表

符号表记录了函数和变量的名字、地址等信息，是连接器、加载器用来解决引用关系的重要数据结构。
在动态库中，符号表包括：
- 导出符号：库中提供给外部调用的函数和变量
- 需要被其他程序或库引用的符号

重定位信息

重定位是指在程序或库加载到内存后，动态调整代码中的地址引用，使得符号指向正确的内存地址。
重定位信息记录了哪些位置需要修正（如函数调用、全局变量访问位置）
在静态链接中，重定位在链接阶段完成；在动态链接中，加载时由系统完成。

定义：

动态库也称“共享库”，以.so（Shared Object）为后缀
在程序运行时动态载入，多个程序可以共享同一份库文件

特点

在程序加载时才载入库（动态链接）
可减小可执行文件大小，因为库在运行时加载
便于维护和升级，只需替换库文件，无需重新编译所有程序
运行时依赖，程序必须找到对应的.so文件

作用

方便库的共享和维护
可以实现插件式开发或模块化设计

创建动态库

# 编译生成共享库
gcc -fPIC -c file1.c -o file1.o
gcc -fPIC -c file2.c -o file2.o
gcc -shared -o libmylib.so file1.o file2.o# 编译程序链接动态库
gcc main.o -L. -lmylib -o myprogram

注意：

-fPIC：生成位置无关代码（Position Independent Code）
-shared：生成共享库

使用动态库

步骤	命令示例	说明
1. 创建共享库	`gcc -fPIC -c mylib.c -o mylib.o` `gcc -shared -o libmylib.so mylib.o`	生成`.so`文件
2. 编译调用程序	`gcc main.c -L. -lmylib`	连接到共享库
3. 设置环境变量或放库到系统路径	`export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH` `sudo cp libmylib.so /usr/lib/`	让运行时找到共享库
4. 运行程序	`./myprogram`	运行程序，调用共享库中的函数

找不到的原因

原因类别	描述	解决措施
库路径未在标准路径或未指定	库文件所在路径未加入系统路径或未在运行时指定	设置`LD_LIBRARY_PATH`或`rpath`
缺少`ldconfig`刷新缓存	添加新库后未刷新系统缓存	运行`ldconfig`
编译参数不正确	编译时未设置`-rpath`或路径错误	使用`-Wl,-rpath`指定路径
依赖缺失	库依赖的其他库不存在或路径错误	用`ldd`检测，安装缺失的库
权限不足	库文件权限限制	修改文件权限

主要原因是系统在运行时无法定位到库文件的存放路径，可能因为库路径没有配置正确、库文件放错位置、未刷新缓存或依赖缺失等。

当在运行程序时，动态库（.so文件）找不到，系统会报错，导致程序无法正常启动。这种情况常见的错误信息有：

error while loading shared libraries: libmylib.so: cannot open shared object file: No such file or directory

动态库找不到时的解决办法

1.临时设置环境变量LD_LIBRARY_PATH

这是一种快速方便的方式，临时告诉系统去哪里找共享库。

export LD_LIBRARY_PATH=.:/path/to/lib:$LD_LIBRARY_PATH
./your_program

示例：假设libmylib.so在当前目录：

export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH
./your_program

缺点：此设置只在当前终端有效，关闭终端后失效。

2.将共享库拷贝到系统标准目录

将你的共享库复制到系统的库目录（如/usr/lib或/usr/local/lib），然后刷新缓存。

sudo cp libmylib.so /usr/lib/
sudo ldconfig

说明：

ldconfig命令会刷新系统的库缓存，让系统知道新加入的库。

注意：需要管理员权限。

3.修改程序的RPATH或RUNPATH（在编译时指定）

在编译时，将库的路径提前嵌入到可执行文件中，使其在运行时自动查找。

例：

gcc main.c -L/path/to/lib -Wl,-rpath=/path/to/lib -lmylib -o myprogram

-Wl,-rpath=路径：在可执行文件中指定库搜索路径

执行后，无需设置LD_LIBRARY_PATH，系统会自动在指定路径查找库。

4.使用LD_LIBRARY_PATH环境变量文件（配置全局）

编辑/etc/ld.so.conf或在/etc/ld.so.conf.d/目录中添加自定义路径，然后运行

sudo ldconfig

这样，系统会在指定路径中查找库。

5. 动态调试：使用ldd命令检测缺失的依赖库

运行:

ldd ./your_program

可以显示程序依赖的所有共享库，查看是否有“not found”的库。

如果发现缺失的库，可以用上面的方法解决。

小结

方法	作用	适用场景
`LD_LIBRARY_PATH`	临时指定库路径	调试或快速测试
拷贝到系统目录	将库放到标准路径，系统自动加载	部署时，保证程序可以找到库
RPATH/RUNPATH	在编译时嵌入路径	内部控制，避免环境变量设置
`ldconfig`配置	全系统范围配置库搜索路径	长期维护或系统级别的配置
`ldd`命令检测依赖	查看依赖关系，找出缺失的库	调试、排错

静态库与动态库的区别

特性	静态库（`.a`）	动态库（`.so`）
链接时间	编译时（静态链接）	运行时（动态链接）
生成文件大小	较大（所用到代码要从二进制文件中拷贝一份，复制到可执行文件中）	较小（库文件单独存在，仅仅复制了一些重定位和符号表信息）
占用空间	运行时每个程序都持有一份库的副本	多个程序共享同一份库（内存节省）
升级维护	需要重新编译程序	只需替换库文件，无需重新编译
依赖关系	不需要库文件存在于运行环境中	需要库文件存在于运行环境中
运行速度	略快（没有动态加载耗时）	因为需要动态加载，可能略慢