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?gcc/g++ 鏈接庫的編譯與鏈接

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Surge_surgewong_CSDN博客

? ? ? 程序編譯一般需要經(jīng)預(yù)處理、編譯、匯編和鏈接幾個步驟。在實(shí)際應(yīng)用中，有些公共代碼需要反復(fù)使用，就把這些代碼編譯成為“庫”文件。在鏈接步驟中，連接器將從庫文件取得所需的代碼，復(fù)制到生成的可執(zhí)行文件中，這種庫稱為靜態(tài)（鏈接）庫，其特點(diǎn)是可執(zhí)行文件中包含了庫代碼的一份完整拷貝，缺點(diǎn)是被多次使用就會多份冗余拷貝。還有一種庫，就是程序在開始運(yùn)行后調(diào)用庫函數(shù)時才被載入，這種庫獨(dú)立于現(xiàn)有的程序，其本身不可執(zhí)行，但包含著程序需要調(diào)用的一些函數(shù)，這種庫稱為動態(tài)（鏈接）庫（Dynamic Link Library）。

? ? ? ?在widows平臺下，靜態(tài)鏈接庫是.lib文件，動態(tài)庫文件是.dll文件。在linux平臺下，靜態(tài)鏈接庫是.a文件，動態(tài)鏈接庫是.so文件。這里主要講在linux平臺下的動態(tài)庫和靜態(tài)庫的生成以及鏈接。本文主要參考【1】【2】【3】【4】

一、庫的基本知識

? ? ?首先說明要對庫有一個比較直觀的理解。庫是寫好的現(xiàn)有的，成熟的，可以復(fù)用的代碼。現(xiàn)實(shí)中每個程序都依賴很多基礎(chǔ)的底層庫，不可能每個人的代碼都從零開始，因此庫的存在意義非同尋常。本質(zhì)上說來庫是一種可執(zhí)行代碼的二進(jìn)制形式（注，其本身不可執(zhí)行），可以被操作系統(tǒng)載入內(nèi)存執(zhí)行。

? ? ? ?靜態(tài)鏈接庫，之所以稱為“靜態(tài)庫”，是因?yàn)樵阪溄与A段，會將匯編生成的目標(biāo)文件.o與引用到的庫一起鏈接打包到可執(zhí)行文件中，因此對應(yīng)的鏈接方式為靜態(tài)鏈接。其實(shí)一個靜態(tài)鏈接庫可以簡單看成一組目標(biāo)文件(.o/.obj文件)的集合，即很多目標(biāo)文件經(jīng)過壓縮打包后形成的一個文件。靜態(tài)庫特點(diǎn)總結(jié)：

? ? ? ? ? ? ? 1. 靜態(tài)庫對函數(shù)庫的鏈接是放在編譯時期完成

? ? ? ? ? ? ? 2. 程序在運(yùn)行時對函數(shù)庫再唔瓜葛，一直方便。

? ? ? ? ? ? ? 3. 浪費(fèi)空間和資源，因?yàn)樗邢嚓P(guān)的目標(biāo)文件和牽涉到的函數(shù)庫被鏈接合成一個可執(zhí)行文件。

? ? ? ?linux下使用ar工具（windows下用lib.exe）（具體的用法參考【5】），可以將目標(biāo)文件壓縮到一起，并且對其進(jìn)行編號和索引，一便于查找和索引。一般創(chuàng)建靜態(tài)鏈接庫的步驟如下：

?? ? ? ?靜態(tài)鏈接庫的命名規(guī)則，庫的名稱和庫文件名稱不同，有聯(lián)系，假定庫名稱為"my_library_name"，那么起庫文件名為"lib[my_library_name].a"(方括號是為了區(qū)分，實(shí)際上沒有)

? ? ? ??動態(tài)鏈接庫，在程序編譯是并不會被連接到目標(biāo)代碼中，而是在程序運(yùn)行時才被載入。不同的應(yīng)用程序如果調(diào)用相同的庫，那么在內(nèi)存里只需要有一份該共享庫的實(shí)例，規(guī)避了空間浪費(fèi)問題。動態(tài)庫的一些總結(jié)：

? ? ? ? ? ?1. 動態(tài)庫把對一些庫函數(shù)的鏈接載入推遲到程序運(yùn)行時期

? ? ? ? ? ?2. 可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的資源共享，（動態(tài)庫也成為共享庫）

? ? ? ? ? ?3. 將一些程序升級變得簡單

? ? ? ? ? ?4. 設(shè)置可以真正做到鏈接載入完全由程序員在程序代碼中控制（顯式調(diào)用）

? ? ? ? Linux下gcc編譯的執(zhí)行文件默認(rèn)是ELF格式，不需要初始化入口，亦不需要函數(shù)做特別的聲明，編寫比較方便。與windows系統(tǒng)下的格式不同。與創(chuàng)建靜態(tài)庫不同的是，不需要打包工具，直接使用編譯器即可創(chuàng)建動態(tài)庫。

?? ? ? ?動態(tài)鏈接庫的命名規(guī)則，與靜態(tài)鏈接庫的方式相同，不過其后綴名為.so，命名形式為?"lib[my_library_name].so"?? ??。但是在實(shí)際使用過程中l(wèi)ibxxx.so 大多數(shù)情況只是一個鏈接，它鏈接到一個包含版本信息的庫文件 libxxxx.so.xx，如下圖。當(dāng)然自己可以使用 ln 命令，制作鏈接?ln -s libxxxx.so.xx libxxxx.so。

二、庫的編譯和鏈接

? ? ? ? 下面使用一個例子來說明鏈接庫是如何生成與鏈接的。這個例子的源代碼參考【4】。這里有五個文件，頭文件“SoDemoTest.h”，三個cpp文件“one.cpp”、"two.cpp"、"three.cpp"，main函數(shù)實(shí)現(xiàn)文件“main.cpp”。

#ifndef _SO_DEMO_TEST_HEADER_ #define _SO_DEMO_TEST_HEADER_ #include <iostream> using namespace std; void one(); void two(); void three(); #endif /* one.cpp */ #include "SoDemoTest.h" void one(){cout << "call one() function" << endl; } /* two.cpp */ #include "SoDemoTest.h" void two(){cout << "call two() function" << endl; } /* three.cpp */ #include "SoDemoTest.h" void three(){cout << "call three() function" << endl; }

/* main.cpp */ #include "SoDemoTest.h" int main(){one();two();three();return 0; }

?

? ? ??gcc/g++的編譯參數(shù)，這里只介紹 -L 、-l、-include、-I、-shared、-fPIC

? ? ? -L ：表示要鏈接的庫所在的目錄。-L. ?表示要鏈接的庫在當(dāng)前目錄， -L/usr/lib 表示要連接的庫在/usr/lib下。目錄在/usr/lib時，系統(tǒng)會自動搜索這個目錄，可以不用指明。

? ? ?-l (L的小寫)：表示需要鏈接庫的名稱，注意不是庫文件名稱，比如庫文件為 libtest.so，那么庫名稱為test

? ? ?-include ：包含頭文件，這個很少用，因?yàn)橐话闱闆r下在源碼中，都有指定頭文件。

? ? ? -I (i 的大寫)：指定頭文件的所在的目錄，可以使用相對路徑。

? ? ?-shared ：指定生成動態(tài)鏈接庫

? ? ?-fPIC： ?表示編譯為位置獨(dú)立的代碼，不用此選項(xiàng)的話編譯后的代碼是位置相關(guān)的所以動態(tài)載入時事通過代碼拷貝的方式來滿足不同進(jìn)程的需要，而不能達(dá)到真正代碼共享的目的。

? ? ??生成鏈接庫

? ? ? 第1步，生成目標(biāo)文件：g++ -c xxx.cpp

?? ? ? 第2步，創(chuàng)建靜態(tài)鏈接庫: ?ar ?cqs ?libxxxx.a ?xx1.o xx2.o xx3.o (參數(shù)選項(xiàng)請看【5】)

? ? ? ? 第3步，程序中使用靜態(tài)鏈接庫

? ? ? ? 第4步，創(chuàng)建動態(tài)鏈接庫 g++ -fPIC -shared -o libxxx.so xx1.cpp xx2.cpp xx3.cpp

? ? ? ? 第5步，動態(tài)鏈接庫使用

? ? ???庫的鏈接，上面簡單演示了一遍庫的生成過程，但是還有很多細(xì)節(jié)沒有講清楚。以下問題需要注意：

? ? ? ?1. 鏈接過程中可能出現(xiàn)多種鏈接方式，需要使用一些參數(shù)來指定，下面只是一個演示，在測試時，自己填寫具體的名稱

g++ testmain.o -o testmain -WI,-Bstatic -lstaticlib -WI,-Bdynamic -ldynamiclib

?

??? ? ?2. 鏈接過程中同一個庫（名稱相同）的靜態(tài)和動態(tài)兩種鏈接庫，在鏈接過程中，系統(tǒng)優(yōu)先選擇動態(tài)鏈接庫

?? ? 3. 動態(tài)鏈接庫路徑，系統(tǒng)默認(rèn)在/usr/lib 和/usr/local/lib兩個庫目錄搜索，自己定義的庫需要格外指定路徑（設(shè)定變量LD_LIABRARY_PATH）或者將其拷貝到這兩個目錄下，在上面的例子的測試過程，已經(jīng)有說明。當(dāng)然也可以將當(dāng)前路徑添加到/etc/ld.so.conf文件中或者/etc/ld.so.conf.d目錄下的一個文件中。

? ? ? 4. 查看動態(tài)鏈接庫。?有時候可能需要查看一個庫中到底有哪些函數(shù)，nm命令可以打印出庫中的涉及到的所有符號。庫既可以是靜態(tài)的也可以是動態(tài)的。nm列出的符號有很多，常見的有三種：

? ? ? ? 一種是在庫中被調(diào)用，但并沒有在庫中定義（表明需要其他庫支持），用U表示；

? ? ? ? 一種是在庫中定義的函數(shù)，用T表示，這是最常見的；

? ? ? ? 另一種所謂的“弱態(tài)”符號，它們雖然在庫中定義，但可能被其他庫中的同名符號覆蓋，用W表示。

? ? ? ? ?使用ldd命令可以查看程序的庫依賴：

? ? ? ? ?注：更多詳細(xì)的信息請閱讀下面的鏈接中的內(nèi)容~

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【1】博客園：C++靜態(tài)庫與動態(tài)庫

【2】CSDN：Linux 靜態(tài)庫&動態(tài)庫調(diào)用

【3】博客園：gcc/g++ 動態(tài)編譯和鏈接問題

【4】Linux公社：用g++編譯生成動態(tài)連接庫*.so的方法及連接

【5】CSDN：linux ar命令

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【转】gcc/g++ 链接库的编译与链接的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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