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一步一步學Linux C:關於靜態鏈接庫

在C語言的層面上,對代碼的重復利用通常是通過庫(library)的方式來實現的。傳統意義上的庫指的是以後綴.a結尾的文件。嚴格來講,函數庫應當分為兩種:靜態鏈接庫和動態鏈接庫,也稱動態共享庫。靜態鏈接庫通常是指以.a為後綴的文件,而動態鏈接庫則常常以.so為後綴名。

靜態鏈接庫其實就是把一個或多個目標文件(即編譯生成的.o文件)歸檔在一個文件中。此後,當需要使用這個靜態庫中的某個功能時,將這個靜態庫與要生成的應用程序鏈接在一起。

來講講ar工具~~~~

在Linux上平台上最常用的歸檔工具是GNU的tar,但是要構建靜態庫卻不能使用tar,而要使用另一個工具ar。tar和ar都是歸檔工具,但是它們的目的是不同的。tar僅僅是用來創建歸檔文件(即通常以.tar為後綴的文件)的,ar也完成上述工作,但是做了一些額外的處理,它會為被歸檔的目標文件中的符號建立索引,當和應用程序鏈接時,建立的這些索引將回收鏈接過程。

ar比較經常用到的就是有三個命令選項:r(插入)、c(創建)和s(建立索引),而且這三個選項往往是一起使用。參數r:在庫中插入模塊(替換)。當插入的模塊名已經在庫中存在,則替換同名的模塊。如果若干模塊中有一個模塊在庫中不存在,ar顯示一個錯誤消息,並不替換其他同名模塊。默認的情況下,新的成員增加在庫的結尾處,可以使用其他任選項來改變增加的位置。參數c:創建一個庫。不管庫是否存在,都將創建。參數s:創建目標文件索引,這在創建較大的庫時能加快時間。(補充:如果不需要創建索引,可改成大寫S參數;如果。a文件缺少索引,可以使用ranlib命令添加)

現在假設有兩個C文件,foo.cbar.c。首先將foo.c和bar.c編譯為目標文件foo.o和bar.o,然後將這兩個目標文件歸檔為一個靜態鏈接庫。

  1.  // bar.c   
  2.   #include "foobar.h"  
  3.   char * bar(void)  
  4.   
  5.   {  
  6.   
  7.   printf("This is bar! library1 iscalled\n");   
  8.   return ("bar");    
  9.   }  

 

  1.   //foo.c  
  2.   
  3.   #include "foobar.h"  
  4.   
  5.   char * foo(void)  
  6.   
  7.   {  
  8.   
  9.   printf("This is foo!library2 iscalled!\n");  
  10.   
  11.   return ("foo");  
  12.   
  13.   }  

繼續~~~~~

  1.  //foobar.h     
  2.   #ifndef _FOOBAR_H_    
  3. #define _FOOBAR_H_      
  4.   
  5.   #include <stdlib.h>  
  6.   
  7.   #include <string.h>  
  8.   
  9.   #include <stdio.h>  
  10.   
  11.   extern char *foo(void);  
  12.   
  13.   extern char *bar(void);  
  14.   
  15.   #endif  

執行下令命令:~~~~

  1. #gcc -c foo.c -o foo.o  
  2. #gcc -c bar.c -o bar.o     
  3. #ar rcs libfoobar.a foo.o bar.o  

這基於PC平台的,如果是對於嵌入式平台的構建靜態鏈接庫而言,過程也是完全一樣,唯一需要改變的可能是所用的工具名稱。比如,如果要是為ARM-Linux構建靜態庫,那麼可能需要使用arm-linux-ar。這裡還有一個工具是nm,它可以用來取得目標文件的符號(symbol)信息。這裡,nm打印出了libfoobar.a中的兩個符號:foo和bar。這兩個符號表示的都是函數,因此它們的符號值為0,符號類型為T(text,即表示該符號位於代碼段)。最後一列給出的是符號的名稱。

  1.   #nm libfoobar.a    
  2.   foo.o:    
  3.   0000000000000000 T foo  
  4.   U puts    
  5.   bar.o:    
  6.   0000000000000000 T bar    
  7.   U puts  

現的靜態庫是有了,要怎麼使用這樣的靜態庫呢。應用程序要使用靜態庫就必須要與靜態庫鏈接起來。這裡假設有一個main.c的C文件。應用程序與靜態庫的鏈接是在編譯期完成的.

  1. #gcc -g -o foobar main.c -L. –lfoobar   
  2.   
  3. 或者直接:gcc –o foobar main.c libfoobar.a  
  4.   
  5.   zfz@zfz:~/program$ ./foobar  
  6.   
  7.   This is foo!library2 is  
  8.   
  9.   foo()=foo  
  10.   
  11.   This is library1 is called  
  12.   
  13.   bar()=bar  

總結一下啦~~~~

靜態鏈接庫是一種“復制式”的鏈接過程。何謂“復制式”的鏈接過程呢,當靜態鏈接庫與應用程序鏈接時,鏈接器會將靜態鏈接庫復制一份到最終得到的可執行代碼中去。比如:現在有兩個應用程序A和B,兩者都要用到libfoobar.a所提供的功能。那麼,在編譯鏈接A時,鏈接器將復制一份libfoobar.a到A最終的可執行代碼中去,libfoobar.a中的調試信息也會被復制,同樣,在鏈接B時,鏈接器也會復制一份libfoobar.a到B最終的可執行代碼中去。這就是“復制式”鏈接的意義。

查看foobar程序用到的動態鏈接庫:

  1. $ ldd foobar  
  2. linux-gate.so.1 => (0xffffe000)  
  3. libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7e29000)  
  4. /lib/ld-linux.so.2 (0xb7f6e000)   
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