自己在linux上編譯、連結、動态庫和靜态庫的學習筆記

在平常的項目中，我們都是使用公司要求的makefile、makedebug一類的檔案，是以，在編譯、連結、生成和連結動态庫與靜态庫的時候，我們隻是簡單的使用一些已經設定的變量，隻是簡單的修改、添加一些檔案名，或許這次我們編譯通過了，但是，在某一個時候，可能出現了一個問題，無論簡單與否，因為平常沒有留意，導緻的結果可能是花了好長時間才能解決。而如果平常隻是簡單的留一下心，或許這些問題都是可以避免的。 

是以，今天我自己使用幾個檔案，編譯動态庫、靜态庫以及動态庫和靜态庫的嵌套調用等問題，盡量還原我在項目中遇到的問題，盡量讓自己明白平常沒有意識到的一些東西。 

需要用到的檔案清單，如下： 

1、編譯生成可執行檔案 

我們在單獨編譯的時候，隻需要檢查頭檔案，因為都放到了一個目錄，是以單獨編譯的時候，不需要依賴其他檔案，就可以生成目标檔案（*.o），如下： 

編譯完成之後，就生成了對應的目标檔案，如下： 

編譯的時候，沒有添加依賴的頭檔案，是因為預設編譯的時候，在目前目錄下去找。 

小測試1： 

如果我們把showpoint.cpp單獨移動到一個目錄下，再去編譯一下。 

通過上面可以确定的是，在編譯的時候，因為頭檔案裡包含了其他頭檔案“showcoor.h”，而該頭檔案不在目前目錄，而且不在系統指定的目錄，是以，才會提示找不到頭檔案的錯誤。這個時候，我們就需要手動的指定頭檔案所在的目錄，使用“-I路徑” 

通過生成的目标檔案，最後進行連結，就可以生成最終的可執行檔案。 

通過最後的連結，我們還可以看到函數的依賴關系。 

小測試2： 

因為showpoint.cpp會調用`showcoor(int)'函數，是以，缺少“showcoor.o”檔案時，連結的時候，就會提示找不到該函數。 

小測試3： 

因為main.cpp會首先調用`showpoint(int, int, int)'函數，是以缺少“showpoint.o”檔案時，連結的時候，就會提示找不到“showpoint”函數。 

很明顯，因為找不到“main”函數，無法生成最終的可執行檔案。 

2、生成靜态庫 

靜态函數庫： 

這類庫的名字一般是libxxx.a；利用靜态函數庫編譯成的檔案比較大，因為整個函數庫的所有資料都會被整合進目标代碼中，他的優點就顯而易見了，即編譯後的執行程式不需要外部的函數庫支援，因為所有使用的函數都已經被編譯進去了。當然這也會成為他的缺點，因為如果靜态函數庫改變了，那麼你的程式必須重新編譯。 

擴充閱讀： http://tech.ccidnet.com/art/2583/20080303/1378433_1.html  

生成靜态庫需要使用“ar -cr” 

c   Create the archive，也就是建立靜态庫 

r   Insert the files member... into archive (with replacement)，也就是沒有生成，有的話替換。 

當然，我們還可以直接通過“.cpp”檔案直接生成靜态庫。如下： 

3、動态庫 

動态函數庫： 

這類庫的名字一般是libxxx.so;相對于靜态函數庫，動态函數庫在編譯的時候并沒有被編譯進目标代碼中，你的程式執行到相關函數時才調用該函數庫裡的相應函數，是以動态函數庫所産生的可執行檔案比較小。由于函數庫沒有被整合進你的程式，而是程式運作時動态的申請并調用，是以程式的運作環境中必須提供相應的庫。動态函數庫的改變并不影響你的程式，是以動态函數庫的更新比較友善。 

生成動态庫的方式是：g++ -shared -fPCI -o libXXX.so *.o  

-fpic 使輸出的對象子產品是按照可重定位位址方式生成的。 

-shared指定把對應的源檔案生成對應的動态連結庫檔案。 

下面是對于-fpic的詳細解釋： 

在 Linux 下制作動态連結庫，“标準” 的做法是編譯成位置無關代碼（Position Independent Code，PIC），然後連結成一個動态連結庫。 

擴充閱讀： http://www.linuxidc.com/Linux/2011-06/37268.htm  

上述方法是通過.cpp檔案直接生成動态庫。其實，也可以通過.o檔案生成動态庫，如下： 

上面錯誤産生的原因就是因為參數“-fPIC”的原因，因為最終生成該動态庫的時候，使用了參數“-fPIC”，表示生成的動态庫是“位置無關代碼”，而在生成“showpoint.o”的時候，是位置相關性的，是以，錯誤資訊也提示了，讓使用“-fPIC”重新編譯（recompile with -fPIC）。 

測試4： 

當然，我們通過上述方式，隻是把函數“showpoint”函數封裝成了，如果我們在main函數隻調用“libshowpoint.so”的話，會出現問題的，如下： 

-l庫名，動态庫的命名為libXXX.so的話，就可以使用-lXXX的方式引用該庫，如果是靜态庫，并且命名為libXXX.a，則同樣可以使用lXXX的方式引用該庫。 

這個時候，我們還需要使用函數“showcoor”所在的庫，是以，我們有必要把函數“showcoor”也封裝到動态庫中。 

當然，我們在最後生成可執行檔案的時候，也可以連結同時連結生成的動态庫和靜态庫，如下： 

我們可以看到，調用動态庫和靜态庫的方式是一樣的，都是“-L路徑 -l庫名”。 

4、庫的嵌套調用 

既然我們已經把函數“showcoor”封裝成了靜态庫，是以我們完全可以通過使用靜态庫“libshowcoor.a”來生成我們最終的動态庫“libshowpoint.so”，因為靜态庫可以了解成是“目标檔案（*.o）的打包”。 

測試5：動态庫調用靜态庫 

我們通過已有的靜态庫生成最終的動态庫 

上述錯誤提示和原來的沒有添加“-fPIC”生成的“*.o”檔案生成動态庫出現的錯誤相同，而且也給給出了解決方法，靜态庫的生成重新使用“-fPIC”進行編譯。 

這樣最終生成的動态庫，就同時包含“showpoint”函數和“showoccr”函數，調用如下： 

5、使用靜态庫調用的順序問題 

如果生成了多個動态庫，我們的調用順序對最終生成的檔案沒有影響，測試如下： 

但是，如果我們使用了靜态庫，調用順序就有影響了，否則的話，編譯的時候會因為找不到函數而出錯。 

測試6： 

調整靜态庫的調用順序： 

通過上面，我們可以知道，被調用的庫應該放到調用庫的後面。因為函數“showpoint”中調用了函數“showcoor”，是以，函數“showcoor”對應的庫應該放到後面才行。 

是以，如果遇到了程式需要調用A庫，而A庫調用B庫，那麼我們應該寫成“g++ -o main main.cpp -L./ -libA.so -libB.so”,也就是網上所說的，調用靜态庫的時候，于是基礎的庫，越是放到最後。 

6、庫内部函數的檢視 

nm用來列出目标檔案的符号清單。 

擴充閱讀： http://www.linuxidc.com/Linux/2011-05/35777.htm  

nm 指令使用以下符号（用同樣的字元表示弱符号作為全局符号）之一來表示檔案符号類型： 

A    Global absolute 符号。 

a    Local absolute 符号。 

B    Global bss 符号。 

b    Local bss 符号。 

D    Global data 符号。 

d    Local data 符号。 

f    源檔案名稱符号。 

T    Global text 符号。 

t    Local text 符号。 

U    未定義符号。 

擴充閱讀： http://blog.chinaunix.net/uid-28458801-id-3475711.html  

上述包含“showcoor”函數和“showpoint”函數時生成的動态庫，檢視内部函數： 

如果采用隻封裝“showpoint”函數的方式生成的動态庫，檢視内部函數： 

我們可以看到，這個時候，雖然在“showpoint”函數中調用“showcoor”函數，但是該函數在庫中并未定義，是以類型是“U”。 

7、庫依賴關系的檢視 

ldd指令用于判斷某個可執行的 binary 檔案含有什麼動态函式庫。 

但是ldd本身不是一個程式，而僅是一個shell腳本： 

$ which ldd 

/usr/bin/ldd 

$ file /usr/bin/ldd  

/usr/bin/ldd: Bourne-Again shell script text executable 

擴充閱讀： http://blog.chinaunix.net/uid-23622436-id-3235778.html  

使用上述包含“showcoor”函數和“showpoint”函數時生成的動态庫，生成可執行檔案，檢視依賴庫： 

如果兩個函數分别生成一個動态庫的話，檢視依賴庫：     

可以看到，通過這種方式，就引用了兩個庫。 

通過這個簡單的例子，雖然不能說讓自己精通編譯、連結、靜态庫和動态庫，但是，我想，對于我的學習還是很有幫助的。最起碼，當我下次在遇到類似的問題的時候，我可以更容易的想到是因為什麼原因。而這，就夠了！