链接、加载和虚拟内存

Question

我知道以前有人问过这些问题 - 但我仍然无法将所有内容调和成一个整体。

1. 静态库与动态库
   • 静态库将其代码复制并链接到生成的可执行文件中
   • 静态库仅将所需模块复制并链接到可执行文件中，而不是整个库实现
   • 静态库不需要编译为 PIC，因为它们是生成的可执行文件的一部分
   • 动态库在描述如何在运行时加载/链接（？）函数实现的存根中复制和链接
   • 动态库可以是 PIC 或可重定位的
   • 为什么有单独的静态库和动态库？以上所有似乎都是静态或动态链接器的工作。为什么我需要 2 个实现 scanf 的库？
   • （bonus #1）共享库指的是什么？我听说它被用作 (1) 总括术语，与库同义，(2) 直接用于动态库，(3) 使用虚拟内存将库的相同物理内存映射到多个地址空间。您只能使用动态库来做到这一点吗？ (4) 内存中有同一个动态库的不同版本。
   • (bonus #2) 标准库（libc、libc++、stdlibc++、..）是默认动态链接还是静态链接？我永远不需要dlopen()..
2. 静态与动态链接
   • 这与静态库和动态库有何不同？我不明白为什么不只有 1 个库，我们使用静态或动态链接器（除了 PIC 问题）。与其讨论静态库与动态库，不如讨论更通用的静态动态链接？
   • 是否仍然在编译时执行符号解析？
3. 静态与动态加载
   • 静态加载意味着在执行之前将完整的可执行文件复制到 MM 中
   • 动态加载意味着在执行前只将可执行文件头复制到 MM 中，在请求时将附加功能加载到 MM 中。这与分页有何不同？
   • 如果可执行文件是动态链接的，为什么不能动态加载？
   • 静态加载和动态加载可能会也可能不会执行重定位

我知道这里有很多让我感到困惑的事情 - 我没有必要找人来解决每个问题。我希望通过列出所有让我感到困惑的事情，了解这一点的人会看到我的理解失误在哪里，并能够描绘出关于这些事情如何协同工作的更大图景..

Answer 1

为什么要加载两种类型的库

• 动态节省空间（您不会在所有使用 foo.lib 的二进制文件中拥有数百个相同代码的副本
• 动态允许 foo.lib 供应商可以发布新版本的库，并且现有代码可以利用它
• 静态使依赖管理更容易 - 理论上二进制文件可以是一个文件

什么是“共享库”

• 动态库的unix名称。 Windows 称之为 DLL

标准库是静态的还是动态的

• 取决于平台。在一些你可以选择其他的它为你选择。例如，在windwos 上有编译器开关来说明您是否需要静态或动态运行时。不要将动态库的使用与 dlopen 混淆 - 见后

'为什么我们要讨论两种不同类型的库'

通常静态库与动态库的格式不同。通常，静态库就像任何其他编译单元一样输入到链接器。动态库通常由链接器输出。即使它们都向您的应用程序提供相同的代码块，它们的使用方式也不同

符号解析在加载 DLL 时完成

完全动态加载。这是 dlopen 的领域。这是您想要调用编译时可能不存在的库中的入口点的地方。用例：

• 符合众所周知的接口但可以有许多实现的插件（PAM 和 NSS 就是很好的例子）。应用选择在运行时从指定文件加载一个或多个实现

• 应用程序需要加载库并调用任意函数。想象一下，例如，脚本语言如何加载和调用任意方法

要在 unix 上使用 .so，您不需要使用 dlopen。您可以为您加载它（在 Windows 上相同）。要真正动态加载共享库/dll，您需要 dlopen 或 LoadLibrary

Answer 2

请注意，静态链接库的加载速度更快，因为对所有运行时库文件的磁盘搜索更少。如果库很小并且非常不寻常，那么静态链接可能会更好。如果存在严重的版本依赖/功能差异（如 MFC），则 DLL 需要不同的名称。