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軟硬鏈接

軟鏈接

我們知道，每一個(gè)文件都會有自己的inode編號，我們可以通過如下指令來查看：

ls -l -i

?我們發(fā)現(xiàn)，每一個(gè)不同文件的inode編號都不相同，所以inode可以說是用來標(biāo)識文件的標(biāo)識符。接下來，我們通過下面指令來給mysoft文件，創(chuàng)建軟鏈接：

 ln -s mysoft mysoft-s

?我們發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)建出來的軟鏈接文件的inode編號與源文件并不相同，并且，軟鏈接文件的大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于源文件的大小。實(shí)際上，軟鏈接又稱為符號鏈接，軟鏈接文件是一個(gè)獨(dú)立的文件，有自己的inode屬性以及內(nèi)容，軟鏈接文件的內(nèi)容就是只包含了源文件的路徑名稱。因此大小要比源文件要小很多。這就類似于Windows下創(chuàng)建的快捷方式文件。

當(dāng)然，假如我們將源文件刪除或者改變源文件路徑后，那么軟鏈接文件也就運(yùn)行不了，因?yàn)檐涙溄游募?nèi)僅僅只是源文件所在的路徑，當(dāng)源文件不在時(shí)，軟鏈接文件也就“失效了”。如下所示:

?硬鏈接

接下來我們來看硬鏈接，我們可以通過下面命令給mylink文件創(chuàng)建硬鏈接：

ln mylink mylink-h

我們發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)建出來的硬鏈接文件不管是大小，還是inode編號都與源文件相同，并且那個(gè)數(shù)字也從1變成了2。可以看出來，硬鏈接代表的意義就是給源文件起一個(gè)“別名”，也就是說，雖然它們名字不同，但代表的都是同一個(gè)文件，因?yàn)樗鼈兊膇node編號相同！。而這個(gè)數(shù)字2，就是用來統(tǒng)計(jì)一個(gè)文件究竟有幾個(gè)“別名”。因此這里變成了2。

當(dāng)然，假如此時(shí)我們將源文件的路徑給更改，并不會發(fā)生什么影響，但是假如我們將源文件給刪除。我們會發(fā)現(xiàn)，那個(gè)數(shù)字就會由2變成1，但依然可以運(yùn)行。

接下來我們看一個(gè)現(xiàn)象：為什么目錄文件硬鏈接數(shù)為2？

?答案是很簡單，因?yàn)槊恳粋€(gè)目錄文件，即使是個(gè)空目錄，里面也一定有如下內(nèi)容：當(dāng)前路徑文件.和上級路徑文件..。

?當(dāng)然，假如我們在B目錄文件下再建立一個(gè)新的路徑文件，那么B的硬鏈接數(shù)就會由2變成3，因?yàn)樾碌穆窂轿募露紩幸粋€(gè)..文件，..標(biāo)識上級路徑，也就是B，因此B的硬鏈接數(shù)會由2變3。

這里有一點(diǎn)需要注意：我們可以給普通文件創(chuàng)建硬鏈接，但不能給目錄文件創(chuàng)建硬鏈接，因?yàn)榧偃缒芙o目錄文件建立硬鏈接，就容易發(fā)生環(huán)路路徑問題。

?軟硬鏈接的區(qū)別

1. 軟鏈接又稱為符號鏈接，是一個(gè)獨(dú)立的文件，有單獨(dú)的inode編號，該文件的內(nèi)容為目標(biāo)文件的路徑。
2. 硬鏈接是將不同的文件名關(guān)聯(lián)到同一個(gè)inode節(jié)點(diǎn)，名字不同，但都是指同一個(gè)文件。
3. 軟鏈接可以給目錄創(chuàng)建，但硬鏈接不可以給目錄創(chuàng)建
4. 刪除原目標(biāo)文件后，軟鏈接文件會收到影響，會“失效”，但硬鏈接文件不受影響，依然可以正常運(yùn)行，僅僅只是硬鏈接數(shù)-1。
5. 硬鏈接的文件屬性類型與原文件保持一致，而軟鏈接文件的屬性類型為l,l表示鏈接文件
6. 軟鏈接的大小很小，硬鏈接的大小與原目標(biāo)文件一致，因?yàn)橛叉溄游募旧砭褪窃繕?biāo)文件的“別名”。

動靜態(tài)庫

什么是庫文件？

我們在編寫C/C++代碼時(shí)，實(shí)際上一直都在用庫（c/c++標(biāo)準(zhǔn)庫），在編寫代碼時(shí)，有很多庫函數(shù)諸如printf等，我們?yōu)槭裁茨苤苯幽脕碛媚?？是因?yàn)槲覀儼烁髯詫?yīng)的頭文件，而頭文件的內(nèi)容包含了該函數(shù)的聲明，具體的實(shí)現(xiàn)方法則在庫文件中，在鏈接階段，我們經(jīng)過編譯后的.o文件會與庫文件進(jìn)行合并，最終形成可執(zhí)行程序。

因此，可以這么來說：庫文件中提供函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，而頭文件中提供函數(shù)說明。兩者配套使用。實(shí)際上，庫其實(shí)就是大量方法文件形成的.o文件的集合。

為什么要存在庫？

庫的存在就是為了提高開發(fā)效率，舉個(gè)例子，假如沒有c/c++標(biāo)準(zhǔn)庫，我們在寫代碼時(shí)就要手動將printf、cout等高頻函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行編寫，這樣就大大減少了我們的開發(fā)效率。

而且假如在日常開發(fā)中，假設(shè)別人想要使用我們實(shí)現(xiàn)的一些接口，但是我們又不想讓別人看到我們是如何實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)我們就可以將接口的實(shí)現(xiàn)打包成一個(gè)庫，然后直接將庫文件和對應(yīng)頭文件發(fā)送給對方即可。

庫又分為動態(tài)庫和靜態(tài)庫，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)在之前的文章已經(jīng)詳細(xì)講解<<點(diǎn)擊跳轉(zhuǎn)>>，這里主要講如何庫的使用和原理。

如何制作和使用第三方庫

第一方庫：語言提供的庫（如c/c++標(biāo)準(zhǔn)庫）

第二方庫：操作系統(tǒng)提供

第三方庫：other提供，比如我們接下來自己制作的動靜態(tài)庫

靜態(tài)庫的打包

靜態(tài)庫的打包主要分為兩個(gè)步驟：

1. 將存放方法的源文件進(jìn)行編譯，編譯后（含預(yù)處理--編譯--匯編）生成.o為后綴的可重定位二進(jìn)制目標(biāo)文件。（gcc -c）
2. 將所有的.o文件使用ar -rc指令，進(jìn)行打包形成靜態(tài)庫。
3. 將靜態(tài)庫與頭文件壓縮后發(fā)送給他人即可供他人使用

這里我簡單舉個(gè)例子：

假如我自己寫了一個(gè)Add和Sub接口的實(shí)現(xiàn)，然后其他人想直接用我們的接口，此時(shí)我們想在不將方法的具體實(shí)現(xiàn)暴露出來，僅僅是將接口的功能給他人使用，此時(shí)我們就可以打包成庫，發(fā)送給別人即可。如下圖：

第一步：使用g++ -c的指令，將方法實(shí)現(xiàn)的源文件進(jìn)行編譯后生成.o結(jié)尾的可重定位二進(jìn)制文件：

??第二步：使用ar -rc 指令將所有的.o文件進(jìn)行打包

注意：ar是gnu歸檔工具，通常用指令ar -rc來進(jìn)行靜態(tài)庫打包。而ar -tv指令則可以查看靜態(tài)庫的內(nèi)容。如下：

?接下來，我們再將所有的頭文件都放在同一個(gè)文件下，如下所示：

第三步：使用tar指令將庫文件與頭文件進(jìn)行壓縮，然后發(fā)送給其他人 使用即可

靜態(tài)庫的使用

?此時(shí)我們切換身份，我們作為otherPeople，我們想要使用這個(gè)靜態(tài)庫，該如何使用呢？

第三方庫的使用規(guī)則

首先，任何第三方庫的使用，必須在編譯時(shí)要標(biāo)注三個(gè)要素：庫所在的路徑、對應(yīng)頭文件的路徑、要鏈接的庫名（庫名需要去掉前綴與后綴）。

第一種方式使用靜態(tài)庫：編譯時(shí)手動指定

如下，假如我要使用這個(gè)靜態(tài)庫，我先將這個(gè)壓縮包解壓：

?接下來我們進(jìn)行g(shù)++編譯，這里編譯時(shí)我們手動指定所需要的庫名（-l）、庫路徑（-L）、頭文件路徑（-I）。

對于靜態(tài)庫的使用，還有第二種方法如下：

第二種方式使用靜態(tài)庫：將頭文件以及庫文件安裝在系統(tǒng)目錄

由于gcc/g++在編譯時(shí)，會默認(rèn)去系統(tǒng)目錄搜索，進(jìn)行路徑匹配，這也是為什么我們平常用c/c++標(biāo)準(zhǔn)庫時(shí)，編譯時(shí)不需要再指定庫路徑和頭文件路徑。

庫所在系統(tǒng)路徑：/lib64

頭文件所在系統(tǒng)路徑：/usr/include

?這里需要注意的是，一般我們不要輕易修改系統(tǒng)的環(huán)境，因此我們用完后要手動刪除，否則會一直存在。

動態(tài)庫的打包

上面講了靜態(tài)庫的打包和使用，接下來將動態(tài)庫的打包和使用，以及動態(tài)庫鏈接的原理。

動態(tài)庫的打包分為以下幾個(gè)步驟：

1. 將存放方法的源文件進(jìn)行編譯，編譯后（含預(yù)處理--編譯--匯編）生成以.o為后綴的可重定位二進(jìn)制目標(biāo)文件。同時(shí)在編譯時(shí)生成與位置無關(guān)碼。（gcc/g++ -c -fPIC）
2. 直接gcc/g++對所有的.o文件進(jìn)行編譯，同時(shí)加上-shared選項(xiàng)，打包成動態(tài)庫即可。（gcc/g++ -shared）
3. 將動態(tài)庫與頭文件壓縮后發(fā)送給他人即可供他人使用

以上靜態(tài)庫例子打包成動態(tài)庫，步驟如下所示：

?緊接著我們可以將動態(tài)庫與頭文件進(jìn)行壓縮，將壓縮包給other用戶，供他人使用。

?這里有一點(diǎn)需要注意，就是我們一般會把頭文件，單獨(dú)放在一個(gè)目錄，庫文件單獨(dú)放在一個(gè)目錄。（上面靜態(tài)庫的例子忘記了，這里說一下。）

動態(tài)庫的使用

接下來我們已other的身份，進(jìn)行使用動態(tài)庫，我們先將壓縮包進(jìn)行解壓，然后進(jìn)行編譯，編譯時(shí)指定頭文件、庫文件的路徑，以及庫名。

?雖然可以正常編譯，但是此時(shí)我們運(yùn)行可執(zhí)行程序，就會出現(xiàn)如下報(bào)錯(cuò)：

這是因?yàn)槲覀冊诰幾g時(shí)，僅僅只是告訴了編譯器，但是OS并不知曉，OS只會在系統(tǒng)路徑，以及當(dāng)前所在路徑下進(jìn)行查找頭/庫文件。因此此時(shí)會報(bào)錯(cuò)。（靜態(tài)鏈接并不會，因?yàn)樯傻目蓤?zhí)行程序的運(yùn)行，不會依賴庫），這時(shí)常用的解決方法有如下幾種：

?1、將庫文件拷貝到系統(tǒng)路徑

此時(shí)我們假如將我們的第三方動態(tài)庫，拷貝到系統(tǒng)路徑/lib64下，即可正常運(yùn)行。如下：

?需要注意的是，我們一般不會對系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行更改，用完后要進(jìn)行刪除，否則的話，下一次重新登陸，系統(tǒng)路徑下還是會存在我們自己的第三方庫。

2、將庫路徑導(dǎo)入環(huán)境變量LD_LIBRARY_PATH中

用export指令，將庫路徑（絕對路徑）導(dǎo)入環(huán)境變量LD_LIBRARY_PATH中，如下：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/qidunyan/linux-exercise/test_23_06/test_23_0607/otherPeople/mylib/

此時(shí)程序依然可以正常運(yùn)行

?該方法的好處就是用完后，我們不需要對該環(huán)境變量進(jìn)行刪除庫的路徑，因?yàn)橄麓沃匦碌顷憰r(shí)，該環(huán)境變量會被更新。

3、對系統(tǒng)配置文件/etc/ld.so.conf.d進(jìn)行更改

系統(tǒng)配置文件/etc/ld.so.conf.d中存放的都是以.conf為后綴的文件，該文件內(nèi)存放的是路徑。我們只需要將動態(tài)庫的絕對路徑，放在一個(gè)以.conf為后綴的文件中，再將該文件拷貝到系統(tǒng)配置文件內(nèi)即可。如下：

?但是此時(shí)運(yùn)行的話，依然會顯示失敗，因?yàn)槲覀儧]有對配置文件進(jìn)行更新，我們只需要輸入指令：ldconfig，進(jìn)行更新配置文件即可。

?當(dāng)然，我們?yōu)榱瞬晃廴鞠到y(tǒng)環(huán)境，使用完后也要記得手動刪除，否則會一直存在。

動靜態(tài)庫鏈接的原理

為什么靜態(tài)鏈接生成的可執(zhí)行程序，不會依賴庫文件呢？因?yàn)樵诰幾g階段會將庫中方法的代碼加載到可執(zhí)行程序中，這樣就會出現(xiàn)一個(gè)情況，假如同一個(gè)方法比如printf，被調(diào)用了多次，這也就會導(dǎo)致printf實(shí)現(xiàn)的代碼，被重復(fù)復(fù)制了多次，出現(xiàn)大量冗余重復(fù)的代碼，這也就是為什么靜態(tài)鏈接生成的可執(zhí)行程序體積大小非常大的原因。

而動態(tài)鏈接則不是這樣，程序在鏈接動態(tài)庫時(shí)，會通過庫的起始地址+偏移量，來找到函數(shù)方法所在的位置，而這個(gè)偏移量，就是我們生成的與位置無關(guān)碼。其實(shí)就是0 1 2 3 4...這樣的偏移量，也就是說，只要知道庫的起始地址，就能根據(jù)0 1 2 3...這樣的偏移量，來找到各自的方法。為什么叫與位置無關(guān)碼呢？因?yàn)閹毂挥成涞降刂房臻g的地址是不確定的，但是偏移量是固定的，這樣不管庫被映射到哪個(gè)地址，通過偏移量都可以找到函數(shù)所在的位置。（舉個(gè)例子，假如我對你說，我距離你10米遠(yuǎn)，那么不管你的位置在哪里，只需要從你的位置+10米，就可以找到我，這個(gè)10米，就類似位置無關(guān)碼）

而在程序運(yùn)行時(shí)，動態(tài)庫會被加載到物理內(nèi)存，同時(shí)會通過頁表映射到進(jìn)程對應(yīng)的地址空間中的共享區(qū)。此時(shí)動態(tài)庫的地址也就有了。且同一個(gè)方法，它的庫地址+偏移量相同，所以代碼只需要存在一份即可，避免了代碼冗余。同時(shí)假如存在多個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行且使用同一個(gè)庫，那么動態(tài)庫也只需要在內(nèi)存中加載一份，然后映射到各自的共享區(qū)，通過庫地址+偏移量就可以跳轉(zhuǎn)到方法的實(shí)現(xiàn)。大大節(jié)省了空間的使用。

補(bǔ)充

云服務(wù)器默認(rèn)只存在動態(tài)庫，因此我們?nèi)粝胧褂肅/C++靜態(tài)庫，需手動安裝

安裝C/C++靜態(tài)庫

sudo yum install -y glibc-static
sudo yum install -y libstdc++-static

另外，我們需要知道以下幾點(diǎn)：

gcc/g++默認(rèn)采用動態(tài)鏈接，但是假如只存在靜態(tài)庫，則gcc/g++只會進(jìn)行靜態(tài)鏈接,同樣，只存在動態(tài)庫，也只能進(jìn)行動態(tài)鏈接（即使我們加上 -static）。

而若動靜態(tài)庫同時(shí)存在，則gcc/g++會默認(rèn)進(jìn)行動態(tài)鏈接。也可以手動指定進(jìn)行靜態(tài)鏈接（-static）

end.

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到了這里，關(guān)于【Linux】軟硬鏈接與動靜態(tài)庫的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！