一步一步学Linux C：关于静态链接库


在C语言的层面上，对代码的重复利用通常是通过库（library）的方式来实现的。传统意义上的库指的是以后缀.a结尾的文件。严格来讲，函数库应当分为两种：静态链接库和动态链接库,也称动态共享库。静态链接库通常是指以.a为后缀的文件，而动态链接库则常常以.so为后缀名。

静态链接库其实就是把一个或多个目标文件（即编译生成的.o文件）归档在一个文件中。此后，当需要使用这个静态库中的某个功能时，将这个静态库与要生成的应用程序链接在一起。

来讲讲ar工具~~~~

在Linux上平台上最常用的归档工具是GNU的tar，但是要构建静态库却不能使用tar，而要使用另一个工具ar。tar和ar都是归档工具，但是它们的目的是不同的。tar仅仅是用来创建归档文件（即通常以.tar为后缀的文件）的，ar也完成上述工作，但是做了一些额外的处理，它会为被归档的目标文件中的符号建立索引，当和应用程序链接时，建立的这些索引将回收链接过程。

ar比较经常用到的就是有三个命令选项:r(插入)、c(创建)和s(建立索引)，而且这三个选项往往是一起使用。参数r：在库中插入模块（替换）。当插入的模块名已经在库中存在，则替换同名的模块。如果若干模块中有一个模块在库中不存在，ar显示一个错误消息，并不替换其他同名模块。默认的情况下，新的成员增加在库的结尾处，可以使用其他任选项来改变增加的位置。参数c：创建一个库。不管库是否存在，都将创建。参数s：创建目标文件索引，这在创建较大的库时能加快时间。（补充：如果不需要创建索引，可改成大写S参数；如果。a文件缺少索引，可以使用ranlib命令添加）

现在假设有两个C文件，foo.cbar.c。首先将foo.c和bar.c编译为目标文件foo.o和bar.o，然后将这两个目标文件归档为一个静态链接库。

  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. 　　}  

继续~~~~~

  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  

执行下令命令：~~~~

  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  

这基于PC平台的，如果是对于嵌入式平台的构建静态链接库而言，过程也是完全一样，唯一需要改变的可能是所用的工具名称。比如，如果要是为ARM-Linux构建静态库，那么可能需要使用arm-linux-ar。这里还有一个工具是nm，它可以用来取得目标文件的符号(symbol)信息。这里，nm打印出了libfoobar.a中的两个符号：foo和bar。这两个符号表示的都是函数，因此它们的符号值为0，符号类型为T（text，即表示该符号位于代码段）。最后一列给出的是符号的名称。

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

现的静态库是有了，要怎么使用这样的静态库呢。应用程序要使用静态库就必须要与静态库链接起来。这里假设有一个main.c的C文件。应用程序与静态库的链接是在编译期完成的.

  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  

总结一下啦~~~~

静态链接库是一种“复制式”的链接过程。何谓“复制式”的链接过程呢，当静态链接库与应用程序链接时，链接器会将静态链接库复制一份到最终得到的可执行代码中去。比如：现在有两个应用程序A和B，两者都要用到libfoobar.a所提供的功能。那么，在编译链接A时，链接器将复制一份libfoobar.a到A最终的可执行代码中去，libfoobar.a中的调试信息也会被复制，同样，在链接B时，链接器也会复制一份libfoobar.a到B最终的可执行代码中去。这就是“复制式”链接的意义。

查看foobar程序用到的动态链接库：

  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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