靜態(tài)庫與動態(tài)庫的思考

前言

在上文《編譯與鏈接過程的思考》評論中暴走大牙提到了靜態(tài)庫和動態(tài)庫依賴的問題，還在群里提了幾個測試樣例和測試工程。
大致介紹下測試工程和如何進行測試：
工程P為主工程，其中有4個子工程A、B、C、D，子工程打包的庫為動態(tài)庫或靜態(tài)庫，子工程之間存在依賴關(guān)系。
通過修改主工程的依賴庫，以及子工程的依賴關(guān)系以及打包類型，測試動態(tài)庫依賴靜態(tài)庫、靜態(tài)庫依賴動態(tài)庫、靜態(tài)庫依賴靜態(tài)庫的情況。

正文

在測試之前，先簡單說明下靜態(tài)庫和動態(tài)庫的打包方式

  • Cocoa Touch Framework
  • Mach-O Type 為 Static
    打包的.framework文件為靜態(tài)庫
  • Mach-O Type 為 Dynamic
    打包的.framework文件為動態(tài)庫
  • Cocoa Touch Static Library
    打包的.a文件為靜態(tài)庫

靜態(tài)庫依賴靜態(tài)庫

測試環(huán)境
靜態(tài)庫A、B、C均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

  • 靜態(tài)庫A：提供函數(shù)foo();
  • 靜態(tài)庫B：提供函數(shù)call_foo_b(); 依賴靜態(tài)庫A，在call_foo_b中調(diào)用foo();

  • 靜態(tài)庫C：提供函數(shù)foo()；


測試代碼

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

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

測試結(jié)果

2016-12-20 09:54:12.931731 testLib[7671:4787567] Test A.
call_foo in BLib.
foo in ALib.
2016-12-20 09:54:12.931925 testLib[7671:4787567] Test B.
foo in ALib.

  • 對于TestA，我們調(diào)用B的call_foo_b，然后在call_foo_b中又調(diào)用A的foo，打印的調(diào)用順序為B->A，正常；
  • 對于TestB，我們引入C的頭文件，然后調(diào)用C的foo，打印的調(diào)用順序是A，異常；

結(jié)果思考??
靜態(tài)庫的生成只有編譯，沒有鏈接；
當(dāng)工程同時存在庫A和C時，兩個foo的函數(shù)符號在鏈接的時候，先引入者優(yōu)先；

驗證：把工程依賴順序從ABC改成CBA之后，結(jié)果輸出變?yōu)?br> 2016-12-20 10:19:28.613791 testLib[7691:4795943] Test A.
call_foo in BLib.
foo in CLib.
2016-12-20 10:19:28.613871 testLib[7691:4795943] Test B.
foo in CLib.

靜態(tài)庫依賴動態(tài)庫

測試環(huán)境
庫A、B、C、D均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

  • 動態(tài)庫A：提供函數(shù)foo();
  • 靜態(tài)庫B：提供函數(shù)call_foo_b(); 依賴動態(tài)庫A，在call_foo_b中調(diào)用foo();
  • 動態(tài)庫C：提供函數(shù)foo()；

  • 靜態(tài)庫D：提供函數(shù)call_foo_d(); 依賴動態(tài)庫C，在call_foo_d中調(diào)用foo();


測試代碼

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

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

測試結(jié)果

2016-12-20 10:36:09.389209 testLib[7707:4799800] Test lib.
call_foo in BLib.
foo in ALib.
call_foo in DLib.
foo in ALib.

  • 對于第一組測試，我們調(diào)用靜態(tài)庫B的函數(shù)call_foo_b，在函數(shù)call_foo_b中調(diào)用動態(tài)庫A的函數(shù)，正常；
  • 對于第二組測試，我們調(diào)用靜態(tài)庫D的函數(shù)call_foo_d，在函數(shù)call_foo_d中調(diào)用動態(tài)庫A的函數(shù)，異常；（預(yù)想中是調(diào)用動態(tài)庫C的函數(shù)）

結(jié)果思考??
靜態(tài)庫的生成只有編譯，沒有鏈接；
那么在靜態(tài)庫D生成的過程中，只是確定了靜態(tài)庫D需要用到動態(tài)庫中的foo函數(shù)；
當(dāng)運行時，加載了動態(tài)庫A、C，其中兩個庫均含有foo函數(shù)；動態(tài)鏈接器，按照加載的順序，取到動態(tài)庫A中的foo函數(shù)；
所以靜態(tài)庫B、D調(diào)用的foo函數(shù)均是動態(tài)庫A中的foo函數(shù)。

驗證：我們調(diào)換Link Binary With Libraries 中A和C的位置，結(jié)果如下
2016-12-20 10:35:11.048034 testLib[7705:4799491] Test lib.
call_foo in BLib.
foo in CLib.
call_foo in DLib.
foo in CLib.

動態(tài)庫依賴靜態(tài)庫

測試環(huán)境
庫A、B、C、D均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

  • 靜態(tài)庫A：提供函數(shù)foo();
  • 動態(tài)庫B：提供函數(shù)call_foo_b(); 依賴靜態(tài)庫A，在call_foo_b中調(diào)用foo();
  • 靜態(tài)庫C：提供函數(shù)foo()；

  • 動態(tài)庫D：提供函數(shù)call_foo_d(); 依賴靜態(tài)庫C，在call_foo_d中調(diào)用foo();


測試代碼

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

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

測試結(jié)果

2016-12-20 11:08:52.715415 testLib[7746:4810080] Test lib.
call_foo in BLib.
foo in ALib.
call_foo in DLib.
foo in CLib.

  • 對于第一組測試，我們調(diào)用動態(tài)庫B的函數(shù)call_foo_b，在函數(shù)call_foo_b中調(diào)用靜態(tài)庫A的函數(shù)，正常；
  • 對于第二組測試，我們調(diào)用動態(tài)庫D的函數(shù)call_foo_d，在函數(shù)call_foo_d中調(diào)用靜態(tài)庫C的函數(shù)，正常；

結(jié)果思考??
工程依賴?yán)锩嬷挥袆討B(tài)庫B、D，沒有靜態(tài)庫A、C；
靜態(tài)庫A、C同名函數(shù)foo沒有沖突；
這兩個現(xiàn)象是原因是動態(tài)庫在生成的過程中，除了編譯還有鏈接的過程。如果動態(tài)庫依賴靜態(tài)庫，在生成動態(tài)庫時會將靜態(tài)庫的代碼合并到動態(tài)庫中。

擴展
如果動態(tài)庫B、D的函數(shù)名字使用一樣的call_foo，調(diào)用順序和Link Binary With Libraries相關(guān)，與embeded的順序無關(guān)；（embeded只是把動態(tài)庫放入bundle中，關(guān)鍵在于鏈接器的順序）

動態(tài)庫依賴動態(tài)庫

測試環(huán)境
動態(tài)庫A、B、C、D均采用Cocoa Touch Framework的打包方式。

  • 動態(tài)庫A：提供函數(shù)foo();
  • 動態(tài)庫B：提供函數(shù)call_foo_b(); 依賴動態(tài)庫A，在call_foo_b中調(diào)用foo();
  • 動態(tài)庫C：提供函數(shù)foo()；

  • 動態(tài)庫D：提供函數(shù)call_foo_d(); 依賴動態(tài)庫C，在call_foo_d中調(diào)用foo();


測試代碼

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

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

測試結(jié)果

2016-12-20 11:08:52.715415 testLib[7746:4810080] Test lib.
call_foo in BLib.
foo in ALib.
call_foo in DLib.
foo in CLib.

  • 對于第一組測試，我們調(diào)用動態(tài)庫B的函數(shù)call_foo_b，在函數(shù)call_foo_b中調(diào)用動態(tài)庫A的foo函數(shù)，正常；
  • 對于第二組測試，我們調(diào)用動態(tài)庫D的函數(shù)call_foo_d，在函數(shù)call_foo_d中調(diào)用動態(tài)庫C的foo函數(shù)，正常；

結(jié)果思考??
四個動態(tài)庫都需要Link和Embeded；
與靜態(tài)庫依賴動態(tài)庫的測試樣例不同，這次雖然動態(tài)庫A、C存在同名函數(shù)foo，但是調(diào)用的時候沒有沖突。
動態(tài)庫依賴動態(tài)庫，在生成動態(tài)庫的時候不會把依賴的動態(tài)庫合并到動態(tài)庫中。

總結(jié)

靜態(tài)庫的生成只有編譯，沒有鏈接；
動態(tài)庫的生成除了編譯還有鏈接的過程；
如果動態(tài)庫依賴靜態(tài)庫，在生成動態(tài)庫時會將靜態(tài)庫的代碼合并到動態(tài)庫中；

  • 靜態(tài)庫A依賴靜態(tài)庫B，使用時需要在Link Binary With Libraries引入靜態(tài)庫A、B；
  • 靜態(tài)庫A依賴動態(tài)庫B，使用時需要在Link Binary With Libraries引入靜態(tài)庫A和動態(tài)庫B，并且在Embeded Binaries引入動態(tài)庫B；
  • 動態(tài)庫A依賴靜態(tài)庫B，使用時需要在Link Binary With Libraries引入動態(tài)庫A，并且在Embeded Binaries引入動態(tài)庫A；
  • 動態(tài)庫A依賴動態(tài)庫B，使用時需要在Link Binary With Libraries引入動態(tài)庫A和B，并且在Embeded Binaries引入動態(tài)庫A和B；

所有的代碼都可以在這里找到。

擴展--Cocoa Touch Static Library的打包

Cocoa Touch Static Library打包出來的是.a格式的靜態(tài)庫，會把Link Binary With Libraries里面的靜態(tài)庫一起打包到.a靜態(tài)庫中，測試工程點我。

如何打包一個靜態(tài)庫，但是不包含其中的依賴庫文件？

引入依賴庫頭文件即可，因為靜態(tài)庫只編譯不鏈接。（但是如果Cocoa Touch Static Library 里面填入了第三方的靜態(tài)庫，會自動打包）

.a和.framework都是靜態(tài)庫格式，只是.framework格式包括了靜態(tài)庫文件、頭文件、資源文件，故而更容易使用。

如何直接使用.a靜態(tài)庫，不要靜態(tài)庫的頭文件？

Link Binary With Libraries中添加.a靜態(tài)庫；
在使用靜態(tài)庫的函數(shù)前添加聲明，但是不定義實現(xiàn)；

這樣編譯時，會根據(jù)聲明在全局查找定義；

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