面试题：C++ 动态库和静态库的区别？

在 C++ 中，库（Library）是预编译的代码集合，可以被其他程序调用。库分为静态库（Static Library）和动态库（Dynamic Library），它们在链接方式、内存占用、更新和维护等方面有显著区别。

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1. 静态库（Static Library）

特点：

• 文件扩展名：在 Windows 上是 .lib，在 Linux 上是 .a。
• 链接方式：在编译时，静态库的代码会被直接嵌入到可执行文件中。
• 内存占用：每个使用静态库的可执行文件都会包含一份库的代码，可能导致内存浪费。
• 更新和维护：如果静态库更新，所有使用该库的可执行文件都需要重新编译和链接。

优点：

• 独立性：可执行文件不依赖外部库文件，便于分发和部署。
• 性能：由于库代码直接嵌入可执行文件，调用速度较快。

缺点：

• 体积较大：可执行文件体积较大，因为包含了库的代码。
• 更新困难：如果库更新，所有使用该库的程序都需要重新编译。

创建静态库（Linux）：

g++ -c mylib.cpp -o mylib.o
ar rcs libmylib.a mylib.o

使用静态库（Linux）：

g++ main.cpp -L. -lmylib -o main

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2. 动态库（Dynamic Library）

特点：

• 文件扩展名：在 Windows 上是 .dll，在 Linux 上是 .so。
• 链接方式：在运行时，动态库的代码会被加载到内存中，可执行文件只包含对库的引用。
• 内存占用：多个程序可以共享同一个动态库，减少内存占用。
• 更新和维护：如果动态库更新，只需要替换库文件，不需要重新编译可执行文件。

优点：

• 体积较小：可执行文件体积较小，因为不包含库的代码。
• 更新方便：库更新后，只需要替换库文件，不需要重新编译程序。
• 共享性：多个程序可以共享同一个动态库，减少内存占用。

缺点：

• 依赖性：可执行文件依赖外部库文件，分发和部署时需要确保库文件存在。
• 性能：由于库代码在运行时加载，调用速度可能稍慢。

创建动态库（Linux）：

g++ -fPIC -shared mylib.cpp -o libmylib.so

使用动态库（Linux）：

g++ main.cpp -L. -lmylib -o main
export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH  # 设置动态库搜索路径
./main

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3. 静态库 vs 动态库

特性	静态库（Static Library）	动态库（Dynamic Library）
文件扩展名	.lib（Windows），.a（Linux）	.dll（Windows），.so（Linux）
链接方式	编译时嵌入可执行文件	运行时加载
内存占用	每个可执行文件包含一份库代码	多个程序共享同一份库代码
更新和维护	库更新后需要重新编译可执行文件	库更新后只需替换库文件
可执行文件体积	较大	较小
性能	调用速度较快	调用速度稍慢
依赖性	不依赖外部库文件	依赖外部库文件
适用场景	小型项目，独立分发	大型项目，共享库，频繁更新

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4. 选择建议

• 静态库：
  • 适合小型项目或需要独立分发的程序。
  • 适合对性能要求较高的场景。
• 动态库：
  • 适合大型项目或多个程序共享库的场景。
  • 适合需要频繁更新库的场景。

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5. 示例代码

静态库示例：

1. 创建静态库：

   // mylib.cpp
   #include <iostream>
   void printMessage() {
       std::cout << "Hello from static library!" << std::endl;
   }

   g++ -c mylib.cpp -o mylib.o
   ar rcs libmylib.a mylib.o

2. 使用静态库：

   // main.cpp
   void printMessage();

   int main() {
       printMessage();
       return 0;
   }

   g++ main.cpp -L. -lmylib -o main
   ./main

动态库示例：

1. 创建动态库：

   // mylib.cpp
   #include <iostream>
   void printMessage() {
       std::cout << "Hello from dynamic library!" << std::endl;
   }

   g++ -fPIC -shared mylib.cpp -o libmylib.so

2. 使用动态库：

   // main.cpp
   void printMessage();

   int main() {
       printMessage();
       return 0;
   }

   g++ main.cpp -L. -lmylib -o main
   export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH
   ./main

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总结

• 静态库：适合小型项目，独立分发，性能较高。
• 动态库：适合大型项目，共享库，更新方便。