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本文將演示4種各自獨立的得到最終二進制文件的方式。代碼采用C語言。

用gcc將C語言代碼生成靜態庫.a文件，再與編譯后的 main.o 合成最終的靜態鏈接的可執行文件，查看運行結果。
用gcc將C語言代碼生成動態庫，待用。
用gcc將C語言代碼編譯并鏈接動態庫，生成可執行文件main，運行時依賴動態庫so文件。
演示用ar如何轉換靜態庫文件得到動態庫文件。可被用于可執行文件的鏈接。

Linux從外到內剝開動態庫，一個簡單例子看懂Linux下的動態庫開發原理

本文代碼文件內容

首先列出所有代碼文件內容，一共3個文件：drive.h，drive.c，main.c，分別為動態庫libdrive.so 的頭文件、函數實現文件、主入口main()文件。內容分別如下。為了簡明易懂，只以最簡單的功能實現。

(1) drive.h 文件內容：

//聲明 加法函數的函數入參和返回值。
int dr(int a, int b);

(2) drive.c 文件內容：

#include <stdio.h>

//定義一個加法函數
int dr(int a, int b) {
    return a + b;
}

(3) main.c 文件內容

//調用動態庫內的add()函數，3+5,所以打印結果應當為8
#include <stdio.h>
#include "drive.h"

int main() {
    // 調用加法函數
    int result = add(3, 5);
    printf("Sum: %d\n", result);

    return 0;
}

用gcc將C語言代碼生成靜態庫 .a，被鏈接入最終可執行文件

(1) 編譯 drive.c 文件為.o文件：

# gcc -c drive.c -o drive.o

gcc 的幾個重要編譯參數，上面用到了-c、-o等參數，下面還會用到所以再次貼上參數說明：

-c                      編譯、匯編到目標代碼，不進行鏈接。
  -o <文件>                輸出到 <文件>。
  -pie                     生成動態鏈接的位置無關可執行文件。
  -shared                  生成一個共享庫。
  -static                  告訴ld在鏈接的時候生成純靜態可執行文件。

(2) 使用編譯drive.c得到的drive.o文件作為材料，生成 libdrive.a 靜態庫文件。文件名前面加lib是為了gcc鏈接文件時默認的約定找以lib開始的庫文件：

# ar rcs libdrive.a  drive.o

(3) 鏈接得到最終可執行文件：

# gcc main.c  -L$PWD -ldrive -o main-static
# file main-static   

main-static: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=84fa8514ed5a9ef043b88d1957de83248208dac2, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped
[lph@localhost 2023-12-12]$ ldd  main-static 
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffd087f3000)
        libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fb2cbb82000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fb2cbd79000)

當前目錄下只有libdrive.a 庫，沒有動態庫，所以不會優先鏈接.so庫，只能鏈接libdrive.a庫。所以我使用file 命令查看main-static的成分，我以為它就是靜態文件，結果發現怎么還是動態鏈接的？（鏈接了3個動態庫文件）

雖然通過-ldrive 我們確實鏈接了libdrive.a靜態文件進入 main-static文件內部（所以以上出現的鏈接信息里不會顯示libdrive.so 或 libdrive.a，但file的結果說得到的main-static文件仍然是dynamically linked得的，為什么會這樣呢？

sudo  yum install glibc-static

Linux從外到內剝開動態庫，一個簡單例子看懂Linux下的動態庫開發原理

新安裝的libc的靜態庫文件的路徑：

# rpm -q --list glibc-static
/usr/lib64/libBrokenLocale.a
/usr/lib64/libc.a
/usr/lib64/libm-2.37.a
/usr/lib64/libm.a
/usr/lib64/libmvec.a
/usr/lib64/libresolv.a

重新嘗試實現徹底的靜態鏈接：

[lph@localhost 2023-12-12]$ gcc -static main.c -L. -ldrive -o main-static-true

[lph@localhost 2023-12-12]$ file main-static-true 
main-static-true: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (GNU/Linux), statically linked, BuildID[sha1]=be4d6a0e422b3a1ae1ccf0a9b162f5e628eb47b3, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped, too many notes (256)

[lph@localhost 2023-12-12]$ ldd  main-static-true 
        不是動態可執行文件

以上 ldd 的結果說明，main-static-true文件才是真正靜態鏈接的。

來對比一下假的 main-static 跟真的可執行文件大小差距多大：

$ ls  -lht  main-static*
776K 12月12日 22:01 main-static-true
17K  12月12日 21:42 main-static

文件大小相差45倍。由于功能少所以這個倍數并不嚴謹。但大體上我們可以了解純靜態的可執行文件，確實會比dynamic linked的可執行文件大很多。不過由于現在硬盤和內存的擴大，成本降低，越來越多新編程語言默認采用純靜態編譯可執行文件。以增強跨平臺的運行能力。

用gcc將 drive.c 代碼生成動態庫文件 libdrive.so

將當前目錄下的所有.o文件（目前只有drive.o一個文件）作為材料，生成最終的libdrive.so動態庫文件（實際相當于將 .o文件打了個壓縮包到 .a文件里，并調整了鏈接符號）。

gcc -shared *.o -o libdrive.so

所以我們目錄下截至現在已有這些文件：

# ls -lht
總計 52K
-rwxrwxr-x 1 lph lph  16K 12月12日 16:43  libdrive.so
-rwxrwxr-x 1 lph lph  16K 12月12日 16:30  main-static-true
-rwxrwxr-x 1 lph lph  16K 12月12日 16:20  main-static
-rw-rw-r-- 1 lph lph  136 12月12日 16:18  main.c
-rw-rw-r-- 1 lph lph 1.4K 12月12日 16:17  libdrive.a
-rw-rw-r-- 1 lph lph 1.3K 12月12日 16:17  drive.o
-rw-rw-r-- 1 lph lph   91 12月12日 16:12  drive.c
-rw-rw-r-- 1 lph lph   91 12月12日 16:12  drive.h

既然是動態庫，總要能被調用者直到你的暴露的借口。我們驗證下這個libdrive.so動態庫是否也暴露了add函數呢？

$ nm -D  libdrive.so 
00000000000010f9 T add
                 w __cxa_finalize@GLIBC_2.2.5
                 w __gmon_start__
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable

從結果看，確實暴露了add 函數。至于其他4個W是什么作用，我們目前暫時不管。

用gcc將C語言 main.c 編譯并鏈接動態庫，生成可執行文件main_share，運行時是否依賴動態庫so文件？

gcc main.c -L./ -ldrive  -o main_share

上面說過，當libdrive.so 不存在時，libdrive.a 存在，則gcc 根據鏈接-L./ -ldrive參數，在對應目錄下只找libdrive.a，所以以前只能鏈接.a文件。現在有了.so文件，那么-L./ -ldrive會優先鏈接libdrive.so。讓我們用ldd命令檢驗一下：

$  LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PWD  ldd ./main_share
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffccd74a000)
        libdrive.so (0x00007ff2cbb28000)
        libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007ff2cb933000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007ff2cbb2f000)

這里我們在命令中臨時設置庫文件搜索路徑包含當前路徑$PWD。

從結果看，我們的main_share 確實鏈接了動態庫libdrive.so。

「完」

演示用ar如何轉換靜態庫文件得到動態庫文件。可被用于可執行文件的鏈接。

先清理一下現場：刪掉 drive.o libdrive.so 這兩個文件。

$ rm -f drive.o  libdrive.so

這里使用現有的 libdrive.a 動態庫，看能否轉化成 libdrive.so 文件。

(1) 之前說過.a相當于.o 文件的壓縮包，那么我們可以分離出 drive.o 文件

ar -x libdrive.a

(2) 編譯生成 .so 文件

gcc -shared  *.o -o libdrive.so

(3) 查看導出函數

$ nm -D libdrive.so
00000000000010f9 T add
                 w __cxa_finalize@GLIBC_2.2.5
                 w __gmon_start__
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
$

結果與上上面的nm -D libdrive.so輸出一致。作為驗證我們將使用這個轉化出的so動態庫測試對main()的鏈接和運行效果：

$ gcc main.c -L./ -ldrive  -o main_share_from_libdrive_a
main.c: 在函數‘main’中:
main.c:6:18: 警告：隱式聲明函數‘add’ [-Wimplicit-function-declaration]
    6 |     int result = add(3, 5);
      |                  ^~~
      
$ LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PWD  ./main_share_from_libdrive_a
Sum: 8

警告信息不管。運行效果符合預期，打印了3+5的結果。說明靜態庫轉成動態庫也是OK可以用的（實際場景gcc還要加-fPIC參數來生成動態庫，以增強動態庫的通用性不依賴于固定地址，本文不深入解析 -fPIC，請讀者自己查信息）。

總結一下，經過以上4個場景的演示驗證，我們對Linux的動態庫、靜態庫之間的關系，有了更深入的認知。