19 July 2013

今天同学来问了一个问题:Visual Studio中生成的动态库总是伴随着一个静态库文件,我把这两个文件同样进行重命名之后还能不能使用?

我对VS下的动态库的生成并不是很熟悉,表示无法回答这个问题。但这个问题本身却也让我产生了疑问:动态库真的需要总是伴随着一个静态库?根据我在Linux下的经验,这两种形式的代码库是没有什么依赖关系的。 那在Windows下到底是怎么回事?带着这些疑问,我去搜索了一下。下面将得到的结论和一些相关知识进行总结。

静态链接库(.lib文件)其实是代码的简单集合,在Linux下扩展名为.a,表示archive(归档)之意。它只是将编译后的目标代码(.o文件)进行简单的归档,没什么特殊之处。我曾试过将Windows下的foo.lib文件直接命名为foo.a,直接在Linux下使用 (当然,前提是他们含有的目标代码必须一样,即编译时目标平台是一致的)。这些库在链接时被链接进可执行文件,如同.o文件被链接一样。静态库的作用无非是将多个.o集成为一个,便于管理和分享而已。

动态链接库(.dll文件)则相对复杂一些。动态库中的代码是在运行时根据需要加载的。由于这里面的代码在加载进内存后可以被多个程序共享,因此又称为共享库,在Linux下的扩展名为.so,表示shared objects(共享的目标代码)之意。

Windows下用VS创建DLL项目生成.dll文件时,一般会伴随生成一个.lib文件;使用这个.dll文件时,需要将伴随的.lib加进链接选项。事实上,这里的.lib文件中只包含简单的导出定义,实际的代码还是在.dll文件中。这里的.lib文件并非是上面提到的 静态库,而是动态链接库的导入库(Import Libary)。虽然共用扩展名,但它们的内容是完全不一样的。导入库只在链接的时候需要,程序运行的时候只需要.dll文件即可。此外,DLL项目中必须至少导出一个函数、变量或者类才会有.lib生成, 没有导出的话就不生成.lib文件。由于一般情况下DLL项目都是为了导出符号给别的项目用,所以才给人一种动态库总伴随着一个“静态库”文件的假象。

回到同学的问题。伴随的那个.lib文件里有相应的.dll文件的名字和一个指明.dll文件中函数入口的顺序表。如果把.dll文件的名称改了,.lib文件中相应的名字还是原来的文件名,应该就会找不到相应的.dll文件了。 但其实.dll文件在没有.lib文件的情况下也是可以使用的:通过WIN32 API函数LoadLibrary、GetProcAddress等函数来调用.dll中的函数即可。但这样比起有.lib文件时调用.dll中的函数稍微麻烦些。另外,Windows下也可以由.dll文件得到相应的.lib文件。 参见http://www.oschina.net/question/234345_48496

那为什么在Linux下用GCC生成和使用.so文件时不需要类似.lib导入库这样的东西呢?直接原因是Windows下的链接器只能处理.lib这样的非可执行文件,不能处理.dll这样的可执行文件,所以用一个导入库(.lib)来辅助链接; 而在Linux下,.so文件是elf格式的,这种格式既可执行又能链接,所以GCC就没必要使用额外的文件来辅助链接共享库了。网上有人对Windows下导入库的概念给出了更深层一点的解释: DLL中导出的符号名未必是应用程序使用它时导入的符号名;为了方便得到对语言中立的组件,微软特意采用了现在的方案:在DLL里导出一套符号,然后通过DEF文件或”Import Library”来使用另一套符号进行导入,这样就相当于多了一层转换,可兼顾同语言和跨语言的应用。 这也是有道理的。