【Linux】软硬连接 | 静动态库

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所属专栏：青果大战linux

总有光环在陨落，总有新星在闪烁

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你说得对，但是这就是期末临近，一遍学操作系统，一边琢磨怎么复习自己的专业课，还有六级！！！！！

软链接

使用下面的指令即可生成软链接文件

基本语法：ln -s [目标文件或目录路径] [软链接文件名]

概念

可以看到我们生成了一个软链接文件，文件后缀可以随便写，因为linux解析大多数文件中不会考虑文件后缀，但是为了方便我们自己认识还是规范写比较好。

上图红框的第一个字母是l，表示这是一个软链接文件

软链接生成的是一个独立文件，因为他有自己独立的inode

软链接的文件内容是所指向的目标文件的路径，可以理解为windows中的快捷方式，你可以通过该软链接文件打开目标文件。

如上图，我们在一个文件中输入字符串，之后可以通过该文件的软链接文件访问它。

请注意输入目标文件的路径时建议用用绝对路径，因为软链不会解析那个相对路径，举个例子，

[qingguo@host project23_link]$ sudo ln -s ./t1 /usr/bin/t3

我通过相对路径在usr/bin目录下建立t1的软链接，那么软链接链接的路径就不是此时的./即/home/qingguo/project23_link/，而是链接过去之后的./即usr/bin。

可以看到链接后的文件表示找不到目标文件

让后我把目标文件移动到了 软链接文件的目录即./usr/bin下，此时就表示可以使用了。

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用途

• 1.对文件

就像我们在window中使用快捷键一样，要使用一个文件但是他藏在很深的目录里，找起来太麻烦了，于是你可以写个软链接把该软连接文件统一放到一个地方，使用就方便了（比如桌面）。

• 2.对目录

同样的加入有个目录下的东西你经常需要看，但是目录很长，输入起来很麻烦，你可以可以对该目录进行软链接，这样就不用输入那一长串目录，只用输入软链接的文件名了.

[qingguo@host ~]$ ln -s /usr/bin ub
[qingguo@host ~]$ sudo ll ub

• 3.伪装指令

通过这种方式你也可以把自己的可执行程序放到usr/bin目录下，就可以当指令用了

删除软链接文件

要删除软链接文件可以直接rm，也可以使用unlink+软链接文件（带路径）

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硬链接

基本语法：ln  [目标文件或目录路径] [硬链接文件名]

概念

可以看出生成方式上，软硬链接只差了一个-s

可以看出生成的硬链接文件的inode和原文件一样 ，并且硬链接后红框圈住的数字加了1

我们不认为硬链接文件是个独立的文件，毕竟他没有独立的inode，他本质就是所处目录下新增的一组已存在的文件名与inode的映射关系。

而那个红框圈的数字就是硬链接数，表示有多少文件名指向该文件的inode，所以要删除一个文件不是删一个文件就够了，而是要把和该文件有映射的所有文件都删掉，这里采用的就是引用计数。

我们删掉了原文件，此时软链接失效，但是我们依据可以依靠硬链接访问该文件的内容，这就是引用计数删除的体现。

可以发现，一个独立的文件没有对他使用硬链接时硬链接数为1，但是文件夹的硬连接数却是2

因为目录有一个隐藏文件"."，该文件也是指向该文件夹的，所以硬链接数为2

接着我在该dir1里有新建了一个文价夹，dir1的硬连接数加1了。

因为新建的文件夹里有隐藏文件".."，它指向上级目录即dir1，

这些"."和".."采用的就是硬链接。

这里我们就可以解释为什么根目录再去cd .. 就不能继续前进了，因为他的".." 指向的文件就是自己本身，和"."是一样的。看下图根目录下的"."和".."的inode都是2。

用途

• 1.备份文件

显然我们直前学的备份就是cp指令，这个指令的备份是新建了一个文件，这显然增加了空间开销，现在我们就可以使用硬链接进行备份，空间开销约等于0，优雅、真是太优雅了。

链接目录

硬链接不可以链接目录，原因是硬链接目录会形成环状路径，

这样的路径，请问A-hard.link的上级目录算是C还是根目录，他的下一级目录是B还是E和F，这就没法解析目录了啊，所以OS禁止用户硬链接目录，这时候就有人问了：

我们不是刚讲了"."和".."这两个隐藏文件就是硬链接，而且是对目录的硬链接，这不矛盾了吗

没错，OS就是这样，在这个硬链接文件目录上，只许州官放火不许百姓点灯，因为他自己其实还加了一些特殊处理，我们知道这个事就行。

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软链接则不然，我们可以tree一下

显然，OS对软链接的文件不会直接展开他链接的文件，而是就先把他当作一个普通文件看待 ，这样就可以链接目录啦。

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静态库

ldd指令可以查看一个文件链接的库

准备工作

首先我们先完成源码，自己写俩头文件以及函数实现，等下把他们封装成库来使用

• mystdio.c

  #include"mystdio.h"
  #include<unistd.h>
  #include<stdio.h>
  #include<sys/stat.h>
  #include<sys/types.h>
  #include<fcntl.h>
  #include<stdlib.h>
  #include<string.h>
  mFILE* mfopen(const charfilename,const charmode){
  int fd=-1;
  if(mode=='r'){
  fd= open(filename,O_RDONLY);
  }
  else if(mode=='w'){
  fd= open(filename,O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0666);
  }
  else if(mode=='a'){
  fd=open(filename,O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND,0666);
  }
  mFILEf=(mFILE)malloc(sizeof (mFILE));
  if(!f){
  close(fd);
  return NULL;
  }
  f->fd=fd;
  f->flag=FLUSH_FULL;
  f->cap=1024;
  f->size=0;
  return f;
  }
  int mfwrite(charstr,int num,mFILEstream){
  memcpy(stream->buffer+stream->size,str,num);
  stream->size+=num;
  int flag=1;
  if(stream->flag==FLUSH_LINE){
  if(stream->size>0&&stream->buffer[stream->size-1]=='\n'){
  flag=write(stream->fd,stream->buffer,stream->size);
  stream->size=0;
  }
  }
  else if(stream->flag==FLUSH_FULL){
  if(stream->size>stream->cap9/10){
  flag=write(stream->fd,stream->buffer,stream->size);
  printf("%d",stream->size);
  stream->size=0;
  }
  }
  return flag;
  }
  void mfflush(mFILEstream){
  write(stream->fd,stream->buffer,SIZE);
  }
  int mfclose(mFILEstream){
  mfflush(stream);
  return close(stream->fd);
  }

• mystdio.h

  #pragma once
  #define SIZE 1024
  #define FLUSH_NODE 0
  #define FLUSH_LINE 1
  #define FLUSH_FULL 2
  struct mFILE{
  int fd;
  int flag;//文件刷新方式
  char buffer[SIZE];
  int cap;
  int size;
  };
  typedef struct mFILE mFILE;
  mFILE* mfopen(const charfilename,const charmode);
  int mfwrite(charstr,int num,mFILEstream);
  void mfflush(mFILEstream);
  int mfclose(mFILEstream);

• mystring.h

  #include"mystring.h"
  int mstrlen(const char*arr){
  int i=0;
  while(arr[i])
  i++;
  return i;
  }

• mystring.c

  #pragma once
  int mstrlen(const char*arr);

• main.c

  #include<mystdio.h>
  #include<stdio.h>
  #include<mystring.h>
  int main(){
  printf("%d",mstrlen("aaa"));
  mFILE*p=mfopen("t1.txt","w");
  mfclose(p);
  }

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介绍

【基本语法】

ar -rc libname.a [要打包的.o文件]

1. ar事archive的缩写，意思是把。。归档
2. -r表示repalce，即若库中已有同名文件则进行替代
3. -c表示creat，若库中没有该文件则创建

什么是静态库

静态库（Static Library），在计算机编程领域，是一种将多个目标文件（通常是编译后的代码）打包在一起的文件格式。它的扩展名在不同的操作系统和编译器下可能有所不同，例如在 Unix/Linux 系统中常为.a（archive 的缩写），在 Windows 系统中常为.lib。静态库就像是一个代码仓库，里面包含了一系列可以被其他程序调用的函数和变量的编译后版本

在理解这些后，我们可以写一个makefile，它可以创建一个库，把库和头文件放到目标路径，以及清理所有数据

%.o:%.c
	gcc -c $<//.o文件的实现方法写哪里都可以，如果在执行某条命令时发现依赖文件没有生成，系统会自动检查makefile中的所有指令看有没有用于生成该依赖文件的
libmystdio.a:mystdio.o mystring.o
	ar -rc $@ $^
.PHONY:clean
clean:
	rm -rf *.a *.o stdc
.PHONY:output
output:
	mkdir -p stdc/include//注意要先写mkdir，再写cp指令，这里是按照顺序执行的
	mkdir -p stdc/lib
	cp -rf *.c stdc/include
	cp -rf *.a stdc/lib
	tar -czf stdc.tgz stdc//顺带打个包压缩一下，可以直接发给需要的同学（太优雅了）

使用方法

• 1.头文件和库都在标准路径下

把头文件放到usr/bin目录下,库文件放到/lib64

直接gcc编译链接

gcc -o main main.c

好了，不出意外就会报错，我来给你分析一下

对于头文件如果是以<>的方式包含，那么系统会自动去标准路径及usr/bin目录下挨个找该头文件是否存在，

对于库，OS会在默认标准路径即/lib64下查找，但是你要告诉他要找的库名字！

-l +库名字表示去找该库

注意库的名字是去掉.a或.so的后缀，去掉lib前缀

gcc -o main main.c -l mystdio

也可以这么写

gcc -o main main.c -lmystdio

这时候就有人问了，为什么我们平常用gcc编译链接标准库就不用-l+库名字

老弟，你猜猜他为什么叫gcc？

在编译 C 程序时，GCC（GNU Compiler Collection）对于 C 标准库有隐式链接的机制。C 标准库是非常基础且常用的库，几乎每个 C 程序都会用到其中的一些函数，如stdio.h中的printf、scanf等。为了方便开发者，GCC 编译器默认会自动链接 C 标准库

g++也是同理

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• 2.库不放到标准路径下

-L +路径表示除了系统路径，也要去这个路径下找库

gcc -o main main.c -lmystdio -L ./my

• 库和头文件.h都不在标准路径下

-I +路径表示除了系统路径，也要去这个路径下找头文件

gcc -o main main.c -lmystdio -L ./my -I ./include

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动态库

生成动态库

gcc -o 动态库名称 [依赖的.o文件] -shared

生成需要的.o文件

gcc -fPIC  -o .o文件名称 -c 源文件名称

显然我们这次多了一个-fPIC（Position - Independent Code）选项，翻译一下就是位置无关代码，他的作用是使得生成的.o文件代码是位置无关的，这是因为动态库在内存中的加载位置是不确定的，需要代码能够在任何位置正确执行。关于这个问题我们下节课会细讲。

 libmystdio.so:mystdio.o mystring.o                                                                                                                                                                                              
       gcc -o $@ $^ -shared
   %.o:%.c
       gcc -fPIC -o $@ -c $<
   .PHONY:clean
   clean:
       rm -rf *.o *.so

有了动态库我们就可以gcc编译链接了，方法和静态库是一样的，还是

• 1.头文件和库都在标准路径下

• 2.库不放到标准路径下

• 3.库和头文件.h都不在标准路径下

在生成了可执行文件后直接./main执行会报错，ldd查看 会发现我们main找不到库的路径

但是我们gcc的时候不是给他指定路径了吗。

因为gcc是用来生成可执行文件的，我们给的路径也是生成可执行文件的时候才会被看到，现在已经到了执行可执行文件的时候了，操作系统会默认到lib/64链接需要的库，显然我们的库不在这里，那么我们就要再告诉OS这个库的路径了。

• 解决方法1.

把我们的动态库拷贝到lib64目录，可以cp，也可以软链接（记得用绝对路径）

• 解决方法2.

修改环境变量

系统会到LD_LIBRARY_PATH这个环境变量存储的路径下找库，我们把我们自己的库的路径加进来就好了

LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/qingguo/project23_link/other/stdc/lib/

环境变量在退出shell后就重置了，为了保存效果我们可以去该用户的根目录下，先cd ~到用户的根目录，再找到.bashrc，

修改里面的LD_LIBRARY_PATH即可

此时就可以找到库的路径了

就可以运行了。

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• 解决方法3

修改配置文件

在/etc路径下，有一个ld.so.conf.d的文件夹

我们在这里touch一个后缀为.conf的文件，在里面写入我们的库的路径(不带最后的库名称)即可

要用root，貌似sudo提权 也不好使，建议直接su

通过以上方法，我们就成功让库=文件找到了对应的库的路径

链接规则

现在我们的可执行文件包含四个库，三个是标准库ABC，一个是我们自己实现的库D，并且ABC库既有动态库也有静态库。

1. 当D库动静态库都有的时候，默认gcc链接优先使用动态库链接ABCD

2. 当D有静态库并且想使用静态库就加-static选项，此时链接ABCD都会用静态库

3. D只有动态库但是加了-static选项则会报错

4. D只有静态库即使没有指定-static，此时ABC会链接动态库，但是D会使用静态库