静态库与动态库的思考

前言

在上文《编译与链接过程的思考》评论中暴走大牙提到了静态库和动态库依赖的问题，还在群里提了几个测试样例和测试工程。

大致介绍下测试工程和如何进行测试：

工程P为主工程，其中有4个子工程A、B、C、D，子工程打包的库为动态库或静态库，子工程之间存在依赖关系。

通过修改主工程的依赖库，以及子工程的依赖关系以及打包类型，测试动态库依赖静态库、静态库依赖动态库、静态库依赖静态库的情况。

正文

在测试之前，先简单说明下静态库和动态库的打包方式

• **Cocoa Touch Framework **
• Maco-O Type 为 Static 打包的.framework文件为静态库
• Maco-O Type 为 Dynamic 打包的.framework文件为动态库
• Cocoa Touch Static Library 打包的.a文件为静态库

静态库依赖静态库

测试环境

静态库A、B、C均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

• 静态库A：提供函数foo();
• 静态库B：提供函数call_foo_b(); 依赖静态库A，在call_foo_b中调用foo();
• 静态库C：提供函数foo()；

测试代码

#include "BLib.h"
#include "CLib.h"

- (void)testLib {
    NSLog(@"Test A.");
    call_foo_b();
    
    NSLog(@"Test B.");
    foo();
}

测试结果

2016-12-20 09:54:12.931731 testLib7671:4787567 Test A. call_foo in BLib. foo in ALib. 2016-12-20 09:54:12.931925 testLib7671:4787567 Test B. foo in ALib.

• 对于TestA，我们调用B的call_foo_b，然后在call_foo_b中又调用A的foo，打印的调用顺序为B->A，正常；
• 对于TestB，我们引入C的头文件，然后调用C的foo，打印的调用顺序是A，异常；

结果思考?

静态库的生成只有编译，没有链接；

当工程同时存在库A和C时，两个foo的函数符号在链接的时候，先引入者优先；

验证：把工程依赖顺序从ABC改成CBA之后，结果输出变为 2016-12-20 10:19:28.613791 testLib7691:4795943 Test A. call_foo in BLib. foo in CLib. 2016-12-20 10:19:28.613871 testLib7691:4795943 Test B. foo in CLib.

静态库依赖动态库

测试环境

库A、B、C、D均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

• 动态库A：提供函数foo();
• 静态库B：提供函数call_foo_b(); 依赖动态库A，在call_foo_b中调用foo();
• 动态库C：提供函数foo()；
• 静态库D：提供函数call_foo_d(); 依赖动态库C，在call_foo_d中调用foo();

测试代码

#include "BLib.h"
#include "DLib.h"

- (void)testLib {
    NSLog(@"Test lib.");
    call_foo_b();
    call_foo_d();
}

测试结果

2016-12-20 10:36:09.389209 testLib7707:4799800 Test lib. call_foo in BLib. foo in ALib. call_foo in DLib. foo in ALib.

• 对于第一组测试，我们调用静态库B的函数call_foo_b，在函数call_foo_b中调用动态库A的函数，正常；
• 对于第二组测试，我们调用静态库D的函数call_foo_d，在函数call_foo_d中调用动态库A的函数，异常；（预想中是调用动态库C的函数）

结果思考?

静态库的生成只有编译，没有链接；

那么在静态库D生成的过程中，只是确定了静态库D需要用到动态库中的foo函数；

当运行时，加载了动态库A、C，其中两个库均含有foo函数；动态链接器，按照加载的顺序，取到动态库A中的foo函数；

所以静态库B、D调用的foo函数均是动态库A中的foo函数。

验证：我们调换Link Binary With Libraries 中A和C的位置，结果如下 2016-12-20 10:35:11.048034 testLib7705:4799491 Test lib. call_foo in BLib. foo in CLib. call_foo in DLib. foo in CLib.

动态库依赖静态库

测试环境

库A、B、C、D均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

• 静态库A：提供函数foo();
• 动态库B：提供函数call_foo_b(); 依赖静态库A，在call_foo_b中调用foo();
• 静态库C：提供函数foo()；
• 动态库D：提供函数call_foo_d(); 依赖静态库C，在call_foo_d中调用foo();

测试代码

#include "BLib.h"
#include "DLib.h"

- (void)testLib {
    NSLog(@"Test lib.");
    call_foo_b();
    call_foo_d();
}

测试结果

2016-12-20 11:08:52.715415 testLib7746:4810080 Test lib. call_foo in BLib. foo in ALib. call_foo in DLib. foo in CLib.

• 对于第一组测试，我们调用动态库B的函数call_foo_b，在函数call_foo_b中调用静态库A的函数，正常；
• 对于第二组测试，我们调用动态库D的函数call_foo_d，在函数call_foo_d中调用静态库C的函数，正常；

结果思考?

工程依赖里面只有动态库B、D，没有静态库A、C；

静态库A、C同名函数foo没有冲突；

这两个现象是原因是动态库在生成的过程中，除了编译还有链接的过程。如果动态库依赖静态库，在生成动态库时会将静态库的代码合并到动态库中。

扩展 如果动态库B、D的函数名字使用一样的call_foo，调用顺序和Link Binary With Libraries相关，与embeded的顺序无关；（embeded只是把动态库放入bundle中，关键在于链接器的顺序）

动态库依赖动态库

测试环境

动态库A、B、C、D均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

• 动态库A：提供函数foo();
• 动态库B：提供函数call_foo_b(); 依赖动态库A，在call_foo_b中调用foo();
• 动态库C：提供函数foo()；
• 动态库D：提供函数call_foo_d(); 依赖动态库C，在call_foo_d中调用foo();

测试代码

#include "BLib.h"
#include "DLib.h"

- (void)testLib {
    NSLog(@"Test lib.");
    call_foo_b();
    call_foo_d();
}

测试结果

2016-12-20 11:08:52.715415 testLib7746:4810080 Test lib. call_foo in BLib. foo in ALib. call_foo in DLib. foo in CLib.

• 对于第一组测试，我们调用动态库B的函数call_foo_b，在函数call_foo_b中调用动态库A的foo函数，正常；
• 对于第二组测试，我们调用动态库D的函数call_foo_d，在函数call_foo_d中调用动态库C的foo函数，正常；

结果思考?

四个动态库都需要Link和Embeded；

与静态库依赖动态库的测试样例不同，这次虽然动态库A、C存在同名函数foo，但是调用的时候没有冲突。

动态库依赖动态库，在生成动态库的时候不会把依赖的动态库合并到动态库中。

总结

静态库的生成只有编译，没有链接；

动态库的生成除了编译还有链接的过程；

如果动态库依赖静态库，在生成动态库时会将静态库的代码合并到动态库中；

• 静态库A依赖静态库B，使用时需要在Link Binary With Libraries引入静态库A、B；
• 静态库A依赖动态库B，使用时需要在Link Binary With Libraries引入静态库A和动态库B，并且在Embeded Binaries引入动态库B；
• 动态库A依赖静态库B，使用时需要在Link Binary With Libraries引入动态库A，并且在Embeded Binaries引入动态库A；
• 动态库A依赖动态库B，使用时需要在Link Binary With Libraries引入动态库A和B，并且在Embeded Binaries引入动态库A和B；

所有的代码都可以在这里找到。

扩展--Cocoa Touch Static Library的打包

Cocoa Touch Static Library打包出来的是.a格式的静态库，会把Link Binary With Libraries里面的静态库一起打包到.a静态库中，测试工程点我。

如何打包一个静态库，但是不包含其中的依赖库文件？

引入依赖库头文件即可，因为静态库只编译不链接。（但是如果Cocoa Touch Static Library 里面填入了第三方的静态库，会自动打包）

.a和.framework都是静态库格式，只是.framework格式包括了静态库文件、头文件、资源文件，故而更容易使用。

如何直接使用.a静态库，不要静态库的头文件？

Link Binary With Libraries中添加.a静态库； 在使用静态库的函数前添加声明，但是不定义实现；

这样编译时，会根据声明在全局查找定义；