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[English version](/posts/c教程/en-US/02-Language Basics/019-Static vs Dynamic Linking of Code Units)

当您的程序超出单个文件时，您开始将位于不同文件中的多个代码单元、函数和数据链接在一起。此链接步骤决定您的程序如何组合和共享代码。 C 语言主要有两种实现方式：静态链接和动态链接。理解两者对于构建现实世界的软件至关重要。

大局观 ​

当您编译 C 程序时：

每个.c文件成为目标文件（.o).

链接器将所有目标文件和库组合成一个可执行文件。

根据您的链接方式，该可执行文件可能包含：

  • 所有必需的代码都在里面（静态链接），或者
  • 对系统上共享库的引用（动态链接）。

静态链接 ​

静态链接在构建时将所有必要的库代码直接复制到您的程序中。

命令示例：

gcc main.c mathutils.c -o app_static

一切都来自mathutils.c嵌入内部app_static.

优点：

  • 运行时无外部依赖
  • 启动速度更快（一切都是独立的）
  • 更容易部署

缺点：

  • 更大的可执行文件
  • 更新库意味着重新编译程序

动态链接 ​

动态链接（或共享链接）将您的程序链接到共享库（.so在Linux上，.dll在 Windows 上）在运行时而不是嵌入它们。

例子：

gcc main.c -o app_dynamic -lm

这里，-lm告诉链接器使用共享数学库（libm.so).

您的程序将库分开，在执行时加载它。

优点：

  • 较小的可执行文件
  • 库可以独立更新
  • 多个程序共享内存中的同一个库

缺点：

  • 需要在运行时提供正确的库
  • 启动速度稍慢

小代码 ​

让我们使用一个简单的数学实用程序来演示静态链接与动态链接。

mathutils.c

#include <stdio.h>
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
int multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

Mathutils.h

#ifndef MATHUTILS_H
#define MATHUTILS_H
int add(int a, int b);
int multiply(int a, int b);
#endif

主程序

#include <stdio.h>
#include "mathutils.h"
int main(void) {
    int x = 4, y = 5;
    printf("Add: %d\n", add(x, y));
    printf("Multiply: %d\n", multiply(x, y));
    return 0;
}

静态链接构建：

gcc main.c mathutils.c -o static_app
./static_app

输出：

Add: 9
Multiply: 20

动态链接构建（使用共享库）：

gcc -c -fPIC mathutils.c -o mathutils.o
gcc -shared -o libmathutils.so mathutils.o
gcc main.c -L. -lmathutils -o dynamic_app
export LD_LIBRARY_PATH=.
./dynamic_app

输出：

Add: 9
Multiply: 20

现在您的可执行文件依赖于共享libmathutils.so，同一个库可以被许多其他程序使用。

为什么它很重要 ​

链接决定了您的软件如何连接和共享代码。它影响：

  • 性能和内存使用情况
  • 部署和可移植性
  • 当库发生变化时您的程序更新有多容易

静态链接非常适合小型独立工具。动态链接更适合大型系统、共享组件或依赖系统库（例如libc,libm,pthread).

理解链接使您成为一名系统思考者，您将知道程序的各个部分如何在二进制级别组合在一起。

自己尝试一下 ​

  1. 创建mathutils.c和mathutils.h如上所述。 2、静态编译和动态编译；使用比较文件大小ls -lh.
  2. 移动libmathutils.so退出目录并运行./dynamic_app，注意缺少库错误。 4.添加export LD_LIBRARY_PATH=.并再次运行。
  3. 修改multiply()要打印消息，只需重新编译共享库即可看到更改立即生效。

静态与动态链接是您的 C 程序从“源代码”转移到实际软件的地方，您的逻辑如何成为在任何机器上生存、加载和运行的可执行文件的一部分。

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