gcc编译、静态库与动态库

本文我们讲述一下Linux中动、静态库的编译与链接。当前的操作系统环境以及GCC版本如下：

# cat /etc/redhat-release 
CentOS Linux release 7.3.1611 (Core)

# gcc --version
gcc (GCC) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)
Copyright (C) 2015 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

1. GCC编译器

1） GCC工作流程

cpp-gcc

2) GCC常用参数

-v              查看版本
-o              产生目标文件
-I <目录>       指定头文件目录
-O0/-O1/-O3    没有优化/缺省值/优化级别最高
-Wall          提示更多警告信息
-c             只编译程序
-E             生成预处理文件
-g             包含调试信息

2. 静态库

1） 静态库的命名格式

lib + 库的名字 + .a

例如：libMyTest.a(MyTest为静态库的名字）

2）静态库作用分析

在项目开发过程中，经常出现优秀代码重用现象，又或者提供给第三方功能模块却又不想让其看到源代码，这些时候，通常的做法是将代码封装成库，生成的静态库要和头文件同时发布。

优点：

寻址方便，速度快
库在链接时被打包到可执行文件中，直接发布可执行程序即可以使用

缺点：

静态库的代码被加载到可执行程序中，因此体积过大
如果静态库的函数发生改变，必须重新编译可执行程序

2.1 静态库的制作与使用

测试代码的目录结构如下图所示，include中存放的是头文件，lib中存放的是静态（动态）库，src中存放的是源代码，main.c是发布代码

# tree
.
├── include
│   └── head.h
├── lib
├── main.c
└── src
    ├── add.c
    ├── div.c
    ├── mul.c
    └── sub.c

3 directories, 6 files

其中各文件内容如下：

include/head.h文件

#ifndef __HEAD_H__
#define __HEAD_H__

int add(int a, int b); 
int sub(int a, int b); 

int mul(int a, int b);
int div2(int a, int b);


#endif

src/add.c文件

#include "head.h"

int add(int a, int b)
{
	return a+b;
}

src/sub.c文件

#include "head.h"

int sub(int a, int b)
{
	return a-b;
}

src/mul.c文件

#include "head.h"

int mul(int a, int b)
{
	return a*b;
}

src/div.c文件

#include "head.h"

int div2(int a, int b)
{
	return a/b;
}

main.c文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "head.h"


int main(int argc, char *argv[])
{
	int a, b, res;

	a = 10;
	b = 2;

	res = add(a, b);
	printf("a + b = %d\n", res);

	res = sub(a, b);
	printf("a - b = %d\n", res);

	res = mul(a, b);
	printf("a * b = %d\n", res);

	res = div2(a, b);
	printf("a / b = %d\n", res);

	return 0x0;
}

1) 得到.o文件

执行如下命令编译源文件：

# cd src
# gcc -c *.c -I ../include
# tree
.
├── add.c
├── add.o
├── div.c
├── div.o
├── mul.c
├── mul.o
├── sub.c
└── sub.o

0 directories, 8 files

2） 创建静态库

//将所有.o文件打包为静态库，r将文件插入静态库中，c创建静态库，不管库是否存在，s写入一个目标文件索引到库中，或者更新一个存在的目标文件索引
# ar rcs libMyMath.a *.o
# ls
add.c  add.o  div.c  div.o  libMyMath.a  mul.c  mul.o  sub.c  sub.o

//将静态库文件放置lib文件夹下
# cp libMyMath.a ../lib

//查看库中包含的函数等信息
# nm libMyMath.a 

add.o:
0000000000000000 T add

div.o:
0000000000000000 T div2

mul.o:
0000000000000000 T mul

sub.o:
0000000000000000 T sub   
# tree
.
├── include
│   └── head.h
├── lib
│   └── libMyMath.a
├── main.c
└── src
    ├── add.c
    ├── add.o
    ├── div.c
    ├── div.o
    ├── libMyMath.a
    ├── mul.c
    ├── mul.o
    ├── sub.c
    └── sub.o

3 directories, 12 files

3) 使用静态库

方法1

# gcc + 源文件 + -L 静态库路径 + -l静态库名 + -I头文件目录 + -o 可执行文件名

例如，我们这里编译并链接main.c:

# gcc main.c -L lib -l MyMath -I include -o app
# ./app
a + b = 12
a - b = 8
a * b = 20
a / b = 5

方法2

# gcc + 源文件 + -I头文件 + libxxx.a + -o 可执行文件名

例如，我们这里编译并链接main.c:

# gcc main.c -I include lib/libMyMath.a -o app
# ./app
a + b = 12
a - b = 8
a * b = 20
a / b = 5

3. 动态库(共享库)

1) 动态库的命名格式

lib + 库的名字 + .so

例如：libMyTest.so(MyTest为动态库的名字）

2）动态库的作用与分析

共享库的代码是在可执行程序运行时才载入内存的，在编译过程中仅简单的引用，因此代码体积较小。

优点：

节省内存
易于更新，不用重新编译可执行程序，运行时自动加载

缺点：

延时绑定，速度略慢

3.1 动态库的制作与使用

测试代码的目录结构与静态库相同，这里不再列出。

1）生成与位置无关的.o文件

//参数-fPIC表示生成与位置无关代码
# gcc -fPIC *.c -I ../include -c   
# tree
.
├── add.c
├── add.o
├── div.c
├── div.o
├── libMyMath.a
├── mul.c
├── mul.o
├── sub.c
└── sub.o

0 directories, 9 files

2) 创建动态库

# gcc -shared -o libMyMath.so *.o
# cp libMyMath.so ../lib
# cd ..
# tree
.
├── app
├── include
│   └── head.h
├── lib
│   └── libMyMath.so
├── main.c
└── src
    ├── add.c
    ├── add.o
    ├── div.c
    ├── div.o
    ├── libMyMath.a
    ├── libMyMath.so
    ├── mul.c
    ├── mul.o
    ├── sub.c
    └── sub.o

3 directories, 15 files

3) 使用动态链接库

方法1

# gcc + 源文件 + -L 动态库路径 + -l动态库名 + -I头文件目录 + -o 可执行文件名

例如，我们这里编译并链接main.c:

# gcc main.c -L lib -l MyMath -I include -o app
# ./app
./app: error while loading shared libraries: libMyMath.so: cannot open shared object file: No such file or directory

我们看到上面执行失败，找不到链接库，没有给动态链接器（ld-linux.so.2）指定好动态库libMyMatht.so 的路径。执行如下命令：

# pwd
/root/workdir
# export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/root/workdir/lib
# ./app
a + b = 12
a - b = 8
a * b = 20
a / b = 5

方法2

# gcc + 源文件 + -I头文件 + libxxx.so + -o 可执行文件名

例如，我们这里编译并链接main.c:

# gcc main.c -I include lib/libMyMath.so -o app
# ./app
a + b = 12
a - b = 8
a * b = 20
a / b = 5
# echo $LD_LIBRARY_PATH
# ld

上面我们看到并不需要设置LD_LIBRARY_PATH就直接执行成功了。这是因为我们已经将链接路径包含进可执行程序了，参看如下：

# ldd ./app
	linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffe635be000)
	lib/libMyMath.so (0x00007fc0f5b45000)
	libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fc0f5770000)
	/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fc0f5d48000)

3.2. 如何解决第一种方法中找不到链接库的问题

使用命令ldd app可以查看当前的链接库情况:

# ldd ./app
	linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff1f352000)
	libMyMath.so => not found
	libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fdc772ce000)
	/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fdc776a4000)

方法1

# export LD_LIBRARY_PATH=自定义动态库的路径
//（只能起到临时作用，关闭终端后失效）

LD_LIBRARY_PATH ：指定查找共享库（动态链接库）时除了默认路径之外的其他路径，该路径在默认路径之前查找

方法2

将上述命令写入home目录下的.bashrc文件中，保存后重启终端生效（永久）

方法3 直接将动态库拷贝到user/lib的系统目录下（强烈不推荐!!）
方法4

将libMyMath.so所在绝对路径追加入到/etc/ld.so.conf文件，使用sudo ldconfig -v更新。

[参看]

gcc编译、静态库与动态库

Ivanzz

发上等愿，结中等缘，享下等福；择高处立，寻平处住，向宽处行

gcc编译、静态库与动态库

1. GCC编译器

2. 静态库

2.1 静态库的制作与使用

3. 动态库(共享库)

3.1 动态库的制作与使用

3.2. 如何解决第一种方法中找不到链接库的问题