通过《GCC使用静态链接库和动态链接库》一节的学习,读者已经了解了什么是库文件、什么是静态链接库和动态链接库以及它们之间的区别。同时文章中还提到,在 C、C++ 实际开发过程中,除了可以使用系统库文件外,我们还可以根据实际需要,手动创建静态链接库或者动态链接库。
本节先给大家讲解静态链接库的创建和使用,至于如何创建动态链接库,会在下一节做详细介绍。
假设当前有一个 C 语言项目,其目录结构如下所示:
demo项目 ├─ headers │ └─ test.h └─ sources ├─ add.c ├─ sub.c ├─ div.c └─ main.c
其中,headers 用于表示该项目拥有的所有头文件;sources 表示该项目拥有的所用源文件,读者可按照此目录结构构建 demo 项目,也可以将所有文件统一放置在 demo 项目下,本节选择的是后者,即将所有文件统一放置在 demo 目录下。
可以看到,该项目中包含 1 个头文件( .h ),4 个源文件( .c ),它们各自包含的代码如下所示:
整个项目的逻辑很简单,其中 add.c、sub.c 和 div.c 这 3 个文件中各包含一个函数,分别实现将两个整数做相加、相减和除法操作,而 test.h 仅包含这 3 个函数的声明部分,main.c 是主程序文件,其通过引入 test.h 头文件调用了 3 个函数,从而分别完成了对用户输入的 2 个整数做相加、相减以及除法操作。
对于编译、运行 demo 项目,我们可以直接使用 gcc 命令完成:
注意,由于在程序预处理阶段,GCC 编译器会自行处理各个 .c 文件内部引入的 .h 头文件(将 .h 文件中的代码直接拷贝到当前 .c 源文件中),因此编译运行 demo 项目时,我们只需要提供所有的源文件即可,不需要处理头文件。
注意,add.c、sub.c 和 div.c 这 3 个文件,其包含的都是一些功能模块(实现具体功能的函数),对于这样的源文件,只要我们愿意共享,每个人都可以直接用到自己的项目中。这就产生一个问题,如果仅希望别人使用我们实现的功能,但又不想它看到具体实现的源码,该怎么办呢?很简单,就是将它们加工成一个静态链接库。
通过前面的学习我们知道,静态链接库其实就相当于压缩包,其内部可以包含多个源文件。但需要注意的是,并非任何一个源文件都可以被加工成静态链接库,其至少需要满足以下 2 个条件:
显然对于 demo 项目中的 add.c、sub.c 以及 div.c 这 3 个源文件来说,以上 2 个条件都符合,因此都可以被加工成静态链接库。并且根据实际需要,我们可以将它们集体压缩到一个静态链接库中,也可以各自压缩成一个静态链接库。
将源文件打包为静态链接库的过程很简单,只需经历以下 2 个步骤:1) 将所有指定的源文件,都编译成相应的目标文件:
2) 然后使用 ar 压缩指令,将生成的目标文件打包成静态链接库,其基本格式如下:
有关 ar 打包压缩指令,以及 rcs 各选项的含义和功能,感兴趣的读者可自行查找相关资料了解。这里需要重点说明的是,静态链接库的不能随意起名,需遵循如下的命名规则:
Linux 系统下,静态链接库的后缀名为 .a;Windows 系统下,静态链接库的后缀名为 .lib。
其中,xxx 代指我们为该库起的名字,比如 Linux 系统自带的一些静态链接库名称为 libc.a、libgcc.a、libm.a,它们的名称分别为 c、gcc 和 m。
下面,我们尝试将 add.o、sub.o 和 div.o 打包到一个静态链接库中:
其中,libmymath.a 就是 add.o、sub.o 和 div.o 一起打包生成的静态链接库,mymath 是我们自定义的库名。
通过以上 2 步操作,我们就成功创建出了 libmymath.a 静态链接库。那么,该如何使用它呢?
静态链接库的使用很简单,就是在程序的链接阶段,将静态链接库和其他目标文件一起执行链接操作,从而生成可执行文件。
以 demo 项目为例,首先我们将 main.c 文件编译为目标文件:
在此基础上,我们可以直接执行如下命令,即可完成链接操作:
其中,-static 选项强制 GCC 编译器使用静态链接库。
注意,如果 GCC 编译器提示无法找到 libmymath.a,还可以使用如下方式完成链接操作:
其中,-L(大写的 L)选项用于向 GCC 编译器指明静态链接库的存储位置(可以借助 pwd 指令查看具体的存储位置); -l(小写的 L)选项用于指明所需静态链接库的名称,注意这里的名称指的是 xxx 部分,且建议将 -l 和 xxx 直接连用(即 -lxxx),中间不需有空格。
由此,就生成了 a.out 可执行文件: