linux系统编程(三)gcc常用技巧与静态库与动态库制作

简介: linux系统编程(三)gcc常用技巧与静态库与动态库制作

1.gcc常用技巧


gcc 编译可以执行程序4步骤:预处理,编译,汇编,链接

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其中编译最消耗设备资源


-I目录 指定头文件目录,注意-I和目录之间没有空格


当头文件和源码不在一个目录下时,需要指定头文件


下图是头文件和源码在同一个目录下

1670950944675.jpg

将hello.h放入新建的文件夹hellodir之后,编译会失败

1670950953642.jpg

gcc -I ./hellodir hello.c -o hello

其中-I参数指定头文件所在位置,位置可以在编译文件前,也可以在后面

1670950967347.jpg


-c 只编译,生成.o文件,不进行链接
-g 包含调试信息。主要支持GDB调试。

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-On n=0∼3 编译优化,n越大优化得越多。

1670950993550.jpg


-Wall 提示更多警告信息
-D 编译时定义宏,注意-D和之间没有空格
-v / –v / –version 查看gcc版本号
-E 生成预处理文件
-M 生成.c文件与头文件依赖关系以用于Makefile,包括系统库的头文件
-MM 生成.c文件与头文件依赖关系以用于Makefile,不包括系统库的头文件

2.静态库与动态库


本节就如何创建和使用程序库进行论述。所谓“程序库”,简单说,就是包含了数据 和执行码的文件。其不能单独执行,可以作为其它执行程序的一部分来完成某些功能。库的存在,可以使得程序模块化,可以加快程序的再编译,可以实现代码重用,可以使得程序便 于升级。程序库可分静态库(static library)和共享库(shared object)。


2.1制作静态库


是在可执行程序运行前就已经加入到执行码中,成为执行程序的一部分;共享库,是在 执行程序启动时加载到执行程序中,可以被多个执行程序共享使用。

建议库开发人员创建共享库,比较明显的优势在于库是独立的,便于维护和更新;而静态库的更新比较麻烦,一般不做推荐。然而,它们又各有优点,后面会讲到。 本节所讲述的执行程序和库都采用ELF(Executable and Linking Format)格式,尽管GNU GCC工具可以处理其它格式,但不在本节的讨论范围。

静态库可以认为是一些目标代码的集合。按照习惯,一般以“.a”做为文件后缀名。使 用ar(archiver)命令可以创建静态库。因为共享库有着更大的优势,静态库已经不经常使用。但静态库使用简单,仍有使用的余地,并会一直存在。有些Unix系统,如Solaris 10, 已经基本废弃了静态库。静态库在应用程序生成时,可以不必再编译,节省再编译时间。但在编译器越来越快的今天,这一点似乎已不重要。如果其他开发人员要使用你的程序,而你又不想给其源码,提供静态库是一种选择。从理论上讲,应用程序使用了静态库,要比使用动态加载库速度快1-5%,但实际上可能并非如此。由此看来,除了使用方便外,静态库可能并非一种好的选 择。

1670951015270.jpg

要创建一个静态库,或要将目标代码加入到已经存在的静态库中,可以使用以下命令:

ar rcs libmylib.a file1.o file2.o

以上表示要把目标码file1.o和file2.o加入到静态库libmylib.a中(ar的参数r)。若libmylib.a不存在,会自动创建(ar的参数c)。然后更新.a文件的索引,使之包含新加入的.o文件的内容(ar的参数s)。

静态库创建成功后,需要链接到应用程序中使用。使用gcc的-l选项来指定静态库,使用-L参数来指定库文件的搜索路径。比如上述例子应指定-lmylib,所有库文件名都以lib开头,开头的lib在指定参数时应省略。-l和-L之后都直接带参数而不跟空格。

在使用gcc时,要注意其参数的顺序。-l是链接器选项,一定要放在被编译的文件名称之后;若放在文件名称之前则会连接失败,并会出现莫名其妙的错误。这一点切记。

静态库制作以及使用步骤:
  1. 将.c生成.o文件  gcc -c add.c -o add.o
  2.使用ar工具制作静态库  ar rcs lib库名.a add.o sub.o div.o
  3.编译静态库到可执行文件中  gcc test.c lib库名.o -o a.out
问题:test.c:20:26: warning: implicit declaration of function ‘add’ [-Wimplicit-function-declaration]
  printf("%d+%d=%d\n",a,b,add(a,b));
解决:c语言代码没有写申明

2.2 制作共享(动态)库


就是用到时候再调用

1670951066832.jpg

共享库的创建比较简单,基本有两步。首先使用-fPIC或-fpic创建目标文件,PIC或 pic表示位置无关代码,然后就可以使用以下格式创建共享库了: gcc -share -Wl,- soname,your_soname -o library_name file_list library_list 下面是使用a.c和b.c创建 库的示例:

制作动态库:
1.生成.o文件(生成与位置环境无关的代码):gcc -c sub.c -o  sub.o -fPIC
2.使用gcc -shared 制作动态库:gcc -shared -o libmymath.so add.o sub.o div1.o
3. 编译可执行程序时,指定所用的动态库,
  -l:指定库名
  -L:指定库路径
  -I:指定头文件目录,注意-I和目录之间没有空格gcc test.c -o a.out -lmymath -L./lib -I./inc
4.运行可以执行程序 ./a.out 出错!!
bash: ./: Is a directory
 原因:
链接器:工作于链接阶段,工作于需要-l和-L
动态链接器:工作于程序运行阶段 ,工作时候需要提供动态库所在目录位置。
解决办法:export LD_LIBRARY_PATH=./lib(动态路径库)临时生效,一般来说都是临时生效
./a.out 成功!


2.3 共享库加载


永久生效:

写入终端配置文件。.bashrc
  1) vi ~/.bashrc
  2) 写入export LD_LIBRARY_PATH =动态库路径 保存
  3) .  .bashrc/ source . bashrc /重启 终端 ----->让修改后的.bashrc生效(建议使用绝对路径)
  4) ./a.out 成功!
  还有一种方法: 拷贝自定义动态库到/lib(标准C库所在目录位置)
还有:配置文件法(正规)======》
    1) sudo vi /etc.ld.so.conf
  2)  写入动态库绝对路径 保存
  3)sudo ldconfig -v 是配置文件生效。
  4)./a.out成功!! 使用ldd a.out查看

在 所 有 基 于 GNUglibc 的 系 统 中, 在 启 动 一 个 ELF 二 进 制 执 行 程 序 时, 一 个 特 殊 的 程序“程序装载器”会被自动装载并运行。在linux中,这个程序装载器就是/lib/ld-linux.so.X(X是版本号)。它会查找并装载应用程序所依赖的所有共享库。被搜索的目录保 存在/etc/ld.so.conf文件中。当然,如果程序的每次启动,都要去搜索一番,势必效率不堪忍受。Linux系统已经考虑这一点,对共享库采用了缓存管理。ldconfig就是实现这一功能的工具,其缺省读取/etc/ld.so.conf文件,对所有共享库按照一定规范建立符号连接,然后将信息写入/etc/ld.so.cache。 /etc/ld.so.cache的存在大大加快了程序的启动速度。

1. 修改/etc/ld.so.conf
sudo vi /etc/ld.so.conf
添加你的共享库路径
2. 更新查找共享库的路径
sudo ldconfig -v
3.测试你的程序可否找到共享库
ldd a.out

2.4 项目实战


1.创建一个目录,mycal

mkdir mycal


2.创建4个c文件和1个.h,分别实现加减乘除

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


sub.c

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


mul.c

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


dive.c

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


common.h

#ifndef COMMON_H_
#define COMMON_H_
int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);
int dive(int a, int b);
int mul(int a, int b);
#endif


3.制作静态库

gcc -c add.c sub.c mul.c dive.c
ar rcs libmycal.a add.o sub.o mul.o dive.o


4.制作共享库

gcc -c -fPIC add.c sub.c mul.c dive.c
gcc -shared -Wl,-soname,libmycal.so.1 -o libmycal.so.1.10 add.o sub.o mul.o dive.o


5.设置共享库加载路径 打开共享库路径配置文件

sudo vi /etc/ld.so.conf

最后一行添加mycal路径

/home/itcast/mycal

更新共享库加载路径

sudo ldconfig -v

此时可以看到自动创建出来了,so name libmycal.so.1 手动添加link name

ln -s libmycal.so.1.10 libmycal.so

6.编写测试文件main.c,分别去链接静态库和共享库,进行测试

main.c
#include <stdio.h>
#include "common.h"
int main(void)
{
printf("%d\n", add(5, 3));
return 0;
}
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