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。
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.c,bar.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。
// bar.c
#include "foobar.h"
char * bar(void)
{
printf("This is bar! library1 iscalled\n");
return ("bar");
}
//foo.c
#include "foobar.h"
char * foo(void)
{
printf("This is foo!library2 iscalled!\n");
return ("foo");
}
//foobar.h
#ifndef _FOOBAR_H_
#define _FOOBAR_H_
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
extern char *foo(void);
extern char *bar(void);
#endif
执行下令命令:
#gcc -c foo.c -o foo.o
#gcc -c bar.c -o bar.o
#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。
#nm libfoobar.a
foo.o:
0000000000000000 T foo
U puts
bar.o:
0000000000000000 T bar
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。
#gcc -g -o foobar main.c -L. –lfoobar
或者直接:gcc –o foobar main.c libfoobar.a
zfz@zfz:~/program$ ./foobar
This is foo!library2 is
foo()=foo
This is library1 is called
bar()=bar
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:
$ ldd foobar
linux-gate.so.1 => (0xffffe000)
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7e29000)
/lib/ld-linux.so.2 (0xb7f6e000)
创建动态链接库:
#gcc –shared –Wall –fPIC bar.o foo.o –olibfoobar.so
或手动指定库路径:
$ gcc -o foobar main.c-llt -B /path/to/lib