为什么动态库可以链接到其他库，而静态库却不能？

Question

请考虑以下代码结构：

main.cpp -> depends on libone.a -> depends on libtwo.a

假设在main.cpp中仅使用libone.a中的函数。因此，实际上，编写main.cpp的程序员实际上只关心libone.a。在这一点上，他们甚至都不知道libone.a对libtwo.a有依赖性。

他们试图按如下方式编译其代码并获得链接器错误：

g++ -o main main.cpp -lone

  

-错误！未定义的符号！

这成为一个问题，因为自libone.a依赖于libtwo.a以来，使用libone.a的任何人都必须了解此依赖关系...正如您可以想象的那样，如果FAR有更多依赖关系，则会出现此问题。而不是单个图书馆，它很快就会成为联系的噩梦。

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尝试1解决此问题：

解决此问题的第一个想法是“很简单，我在编译libone.a时将libtwo.a与libone.a链接起来！

事实证明，它并不像我希望的那么简单...编译libone.a时，无法链接libtwo.a。静态库在编译时不会链接到任何东西，而是在将库编译成可执行文件时必须链接所有依赖项。

例如，要编译依赖于静态库而又依赖于另一个静态库的main.cpp，则必须链接两个库。总是。

g++ -o main main.cpp -lone -ltwo

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尝试2解决此问题：

另一种想法是尝试将libone编译为链接到libtwo.a的动态库。

奇怪的是，它确实起作用了！编译并链接libone.so后，主程序只需要关心libone.so，就不再需要了解libtwo.a。

g++ -o main main.cpp -lone

  

成功！

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完成此练习后，仍然缺少一件。我只是似乎无法弄清楚为什么静态库无法链接到其他库，而动态库可以链接的任何原因。实际上，在链接libone.so之前，动态库libtwo.a根本不会编译。不过，这很好，因为作为libone.so的作者，我会知道它对libtwo.a的依赖性-main.cpp的作者却不知道。实际上，他们不必知道。

所以要问一个真正的问题...为什么动态库可以像这样链接到其他库，而静态库却不能？动态库比静态库似乎有明显的优势，但我从未见过任何地方提到它！

Answer 1

静态库只是对象文件的存档，没有依赖的概念，因为它从未链接过。

链接的共享库可以解决符号，并且它们可以具有依存关系。

Answer 2

由于您的问题涉及gcc和.so / .a文件，因此我假设您使用的是使用ELF文件作为目标代码的Unix。

  

完成此练习后，仍然缺少一件。我只是   似乎无法找出导致静态库无法链接的任何原因   其他库，但动态库可以。

静态库未链接，如另一个答案中所述。它们只是已编译目标文件的存档。共享库实际上是链接的，这意味着链接器实际上解析任何导出符号可到达的所有符号。将导出的符号视为库的API。完全链接的共享库包含每个符号的定义，或者包含告诉操作系统（特别是动态加载程序）所需的 other 个共享库才能访问该符号所必需的依赖项信息。链接器将所有内容组合成一种特殊的文件格式，称为ELF shared object （动态库）。

  

事实上，动态库libone.so无法编译   直到我链接libtwo.a。没关系，因为   我是libone.so的作者，我会知道它对libtwo.a的依赖-   但是main.cpp的作者不知道。实际上，他们   不应该知道。

libone.so可能编译正常，但是由于未解析的符号，如果没有libtwo，则不会链接。由于链接器在链接共享库时必须解析所有可访问的符号，因此如果找不到链接器，它将失败。由于libone.so使用libtwo中的符号，因此链接程序需要了解libtwo.a才能找到它们。当您将静态库链接到共享库时，可通过将定义直接复制到输出共享库文件中来解析符号，因此，此时libone.so的用户对于{{ 1}}，因为其符号位于libtwo中。

另一个选择是将共享库链接到其他共享库。如果要将libone.so链接到libtwo.so中（请注意.so后缀），则链接器通过在输出共享对象文件中添加一个特殊的节来解析libone.so所需的符号。在运行时需要libone。稍后，当操作系统加载libtwo.so时，它知道还需要加载libone.so。而且，如果您的应用程序仅直接使用libtwo.so，那么在构建时就需要告诉链接程序，因为它将在libone中进行链接，请注意它需要libone并递归下定决心，直到一切都好为止。

现在，操作系统必须在运行时进行的所有加载都会导致性能损失，而且如果您不小心的话，多个共享对象中都存在一些带有全局静态变量的陷阱。静态链接还有其他一些潜在的性能优势，我不会在这里讨论，但足以说明的是，使用动态库的平均性能并不高，但是对于大多数现实情况而言，这种差异也可以忽略不计。