为什么静态和动态可链接库不同?

时间:2011-05-30 21:59:41

标签: language-agnostic linker loader

如果它们都包含已编译的代码,为什么我们不能在运行时加载“静态”文件,为什么我们不能在编译时链接动态库?为什么需要单独的格式来包含“独立”代码?什么需要存储哪个保证差异?

6 个答案:

答案 0 :(得分:21)

静态库是真正的库,因为它们包含目标文件库。每个目标文件通常是从单个源文件创建的,包含机器代码以及有关代码所需数据的信息。在链接步骤中,链接器将选择必要的目标文件并将它们组合成可执行文件。

机器代码的一个重要部分是跳转,调用和数据指针必须包含实际的内存地址。但是,如果目标文件需要调用另一个目标文件中的另一个函数,则它只能使用符号引用该函数。当链接器将目标文件组合成可执行代码时,符号引用将被解析并转换为实际内存地址。

动态库是可执行代码,可以加载到内存中并立即执行。在某些操作系统上,可能存在另外的步骤,其中通过将可执行代码移动到另一个位置来重新设置代码,并且这要求代码内的所有绝对地址被移位固定量。此操作仍然比组合目标文件和解析链接器完成的符号要快得多。

总结一下:

  • 静态库包含可执行代码段,使用符号来引用其他可执行代码段
  • 动态库(和可执行文件)包含现在放置在固定位置的可执行代码,使符号可以用实际内存地址替换

如果您曾试图链接一个合理大小的项目,您会注意到它需要花费非常少的时间,可能比您希望等待启动应用程序的时间长。这就解释了为什么你不能执行静态库。动态库已经过优化和剥离,除了可执行代码之外不包含任何内容,这使得它们不适合用作静态库。

答案 1 :(得分:6)

目标文件中的代码未链接。它包含对尚未解析的外部函数的隐式引用。

当链接目标文件以创建DLL时,链接器会查看所有这些外部引用,并查找可满足它们的其他库(静态或动态)。通过将该函数的主体(或其他)包含到DLL中来解析对静态库中的名称的引用。如果它引用动态库,则DLL和引用函数的名称都包含在DLL中。

最终,没有理由认为 就是这种情况。从理论上讲,每次加载文件时都可以编写加载程序来完成所有这些操作。它基本上只是一个优化:链接器执行相对较慢的工作部分。剩下对DLL的引用,但它们被解决到加载器查找和加载目标文件(如果需要)并解析引用的函数相当快的程度。当链接器正在完成它的工作时,它会通过扫描很长的定义列表来找到你关心的那些,这会慢很多。

答案 2 :(得分:4)

注意:以下答案是平台不可知,但特定于基于ELF的系统和其他类似系统。其他人可以填写其他系统的详细信息。

什么是静态库?

静态库是归档中*.o个文件的集合。每个文件都可以包含对未定义符号的引用,这些符号必须由链接器解析,例如,您的库可能引用了printf。该库未提供有关printf将在何处找到的任何指示,预计链接器将在其中一个要求链接的其他库中找到它。

假设您的库包含以下代码:

read_png.o
write_png.o
read_jpg.o
write_jpg.o
resize_image.o
handle_error.o

如果应用程序仅使用read_pngwrite_png,那么其他代码段将不会加载到可执行文件中(handle_error除外,read_png从{{1}调用}和write_png)。

我们无法在运行时加载静态库,因为:

  • 链接器不知道在哪里可以找到外部对象,例如printf

  • 这会很慢。动态库经过优化,可以快速加载。

  • 静态库没有命名空间的概念。我无法定义自己的handle_error,因为它会与图书馆的定义冲突。

什么是动态库?​​

ELF系统上的动态库与可执行文件是同一类型的对象。它还会导出更多符号,可执行文件只需要导出_start。动态库经过优化,因此整个事物可以直接映射到内存中。

如果您在动态库中调用printf,则除了静态库的要求之外还有一些其他要求:

  • 您必须指定哪个库具有printf

  • 您必须以特殊方式调用该函数,以便链接器插入printf的地址。在静态库中,链接器只需修改代码并直接插入地址,但共享库无法实现这一点。

我们不想使用动态库进行静态链接,因为:

  • 我们无法仅链接动态库的一部分。即使我们的可执行文件从不调用read_jpg,它也会被包含在内,因为动态库是全有或全无的。

  • 函数调用的额外开销是浪费,即使它很小。

<强>摘要

编译看起来像这样:

Source  ==compile==>  Object  ==link==>  Executable / Shared Library

静态库是一个存档,其中包含尚未链接的对象。还有很多工作要做。

共享库是一个链接的最终产品,可以加载到内存中。

首先发明了静态库。如果两者都是同时发明的,那么它们可能会更加相似。

答案 3 :(得分:3)

没有根本原因你不能将静态库(.a)文件用作动态库,在程序启动时加载和链接它们,甚至在运行时动态加载它们。但是,它们没有经过特殊编译和准备在任意地址运行内存映射(甚至对齐也不一定正确!),因此加载器代码必须分配内存,从{{1}读取必要的对象将文件放入此内存,并对其执行重大修改。当然,这些记忆都不可分享。因此,这可能是一个非常糟糕的主意......

答案 4 :(得分:1)

静态lib == tarball 而动态== 部分链接的连续图像

静态库只是.o or。obj`文件的tarball 1 。当可执行文件被链接时,引用的模块(以及它们引用的模块,然后是它们引用的模块,然后......等)被复制出静态库并固定到主程序的末尾。整个事情作为单个操作系统“对象”被分页到内存中。

动态库只占用静态库的所有元素,将它们链接在一起(解析内部关系),然后将整个事物映射到内存中。 (请求分页可以使部分内存可以实现。)启动动态程序以便将主程序(将在其自己的模块中“静态”链接)连接到共享的库时,需要一定量的摆弄。全系统。有时这个小提琴会延迟每个连接元素,直到进行给定的调用。在一个非常广泛的,过于概念化的扫描中,可以将静态链接归类为急切加载,将动态分类为延迟加载

静态库有优点和缺点。

没有 DLL地狱(又名依赖地狱
小型运行时混合物的内存占用量小得多 - 对于不同程序的大型运行时过程混合,内存占用空间大得多 - 除了运行相同程序外,不能在进程之间共享任何库代码内存 - 大量的程序(如Linux / Windows / Mac脚印)占用了大量空间,因为printf 在每个图像中反复复制
- 修复源于图书馆的安全漏洞很难(如果不是不可能) - 单独更新图书馆即使不是不可能也很困难 单独更新图书馆并破坏您的计划很困难,如果不是不可能的话


1。实际上,它们不是 tar(1)格式,但它是相关的。

答案 5 :(得分:0)

区别在于:

  • 静态图书馆,已编译和链接
  • 动态库已链接

<强>参考