linux动态库及静态库的制作 和makefile 的简单编写
补充一点，程序编译的过程：
机器语言就是处理器可以直接理解（与生俱来就能理解）的编程语言，机器语言有时也被叫做原生代码（Native Code）[1]，而机器语言是一种以“0、1、0、1”的表现形式二进制代码，因此源程序的编译过程任务即就是：将以高级语言编写的程序转换为以二进制代码的可执行性目标程序。
1.编译过程的四个阶段
源程序到目标程序执行的四个阶段如图1所示，GCC编译C源代码有四个步骤：预处理—->编译—->汇编—->链接。
以源程序hello.c为例：
#include
int main(void)
{
printf("hello world\n");
return 0;}
2.预处理阶段.c ->.i
编译器将程序的头文件编译进来，还有宏的替换，可以用gcc的参数-E来参看。
#gcc -E -o hello.i hello.c
3.编译.i -> .s
这个阶段主要是编译器主要做词法分析，语法分析，语义分析等，在检查无错误后，把代码翻译成汇编语言，可用gcc -S参数来参看.
#gcc -S hello.i -o hello.s
4.汇编.s -> .o
汇编器as 将hello.s翻译成机器语言保存在hello.o中，二进制文件。
5.链接阶段
例子中printf函数存在于一个printf.o的单独预编译目标文件中。必须得将其并入到hello.o的程序中，链接器就是负责这两个的并入，得到一个hello的可执行的目标文件。
一.库
什么是库，简单的可以说是可执行代码的二进制形式，能够被操作系统载入内存执行。操作系统的不同，二者的库也是不兼容的，如windows与linux.
库又分为静态库和动态库，动态库又称为共享库。linux下静态库（.a）文件，动态库（.so）文件。主要存放函数库的路径有：/lib , /usr/lib.
二.静态库与动态库
1.静态库
这类库的名字一般是libname.a.利用静态库编写的文件比较大，原因是整个函数库中的数据都被整合进目标代码文件中去。它的优点是，编译后的执行程序不需要外部的函数库支持，因为所有使用的函数都已经被编译进可执行文件了。同样它的不足，如果静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译，而且体积也较大。
2.动态库
名字一般是libname.so.相对于静态函数库，动态函数库在编译的时候并没有被编译进目标代码中，你的程序执行到相关函数是菜调用函数库里的函数，因此动态函数库所产生的可执行文件比较小。由于函数库没有被整合进你的程序，而是程序运行时动态申请并调用，所以程序的运行环境中必须提供相应的库。动态函数库的改变并不影响你的程序，所以动态函数库的升级比较方便。而且如果多个应用程序都要使用同一函数库，动态库就非常适合，可以减少应用程序的体积。
三.库的创建
静态库的创建
gcc -c filen.c
ar -cr libname.a file1.o file2.o 。。
动态库的创建
gcc -shard -fpic -o libname.so test1.c test2.c ....
-fpic：产生代码位置无关代码
-shared 生成一个共享库
四.实际操作
1.编写三个简单函数ADD.c SUB.c MUL.c如下
ADD.c
#include
int ADD(int a, int b)
{
return a+b;
}
SUB.c
#include
int SUB(int a ,int b)
{
return a-b;
}
MUL.c
#include
int MUL(int a , int b)
{
return a*b;
}
和一个头文件 fun.h
#ifdef __FUN_H_
#define __FUN_H_
extern ADD(int a , int b);
extern SUB(int a , int b);
extern MUL(int a , int b);
#endif
以及一个main函数main.c
main.c
#include
#include
int main (void)
{
int a=5;
int b=10;
printf("a=5,b=10\n");
printf("a+b=%d\n",ADD(a,b));
printf("a-b=%d\n",SUB(a,b));
printf("a*b=%d\n",MUL(a,b));
return 0;
}
其中main.c 放在~/app下 fun.h ADD.c SUB.c MUL.c放在~/src下
2.生成静态库
[hongfuhao@localhost src]$ ls
ADD.c fun.h makefile MUL.c SUB.c
[hongfuhao@localhost src]$ gcc -c *.c
[hongfuhao@localhost src]$ ls
ADD.c ADD.o fun.h makefile MUL.c MUL.o SUB.c SUB.o
[hongfuhao@localhost src]$ ar -cr libfun.a *.o
[hongfuhao@localhost src]$ ls
ADD.c ADD.o fun.h libfun.a makefile MUL.c MUL.o SUB.c SUB.o
上中libfun.a即是一个静态库
生成动态库
[hongfuhao@localhost src]$ ls
ADD.c ADD.o fun.h libfun.a makefile MUL.c MUL.o SUB.c SUB.o
[hongfuhao@localhost src]$ gcc -shared -fpic -o libfun.so *.c
[hongfuhao@localhost src]$ ls
ADD.c ADD.o fun.h libfun.a libfun.so makefile MUL.c MUL.o SUB.c SUB.o
上中libfun.so 就是一个动态库
3.静态库与动态库的使用
对main.c进行编译
[hongfuhao@localhost app]$ ls
main.c makefile
[hongfuhao@localhost app]$ gcc main.c
main.c:14:17: 错误：fun.h：没有那个文件或目录
编译器报错 找不到头文件 需要指定头文件的位置
-I选项 指定头文件的路径
[hongfuhao@localhost app]$ gcc -I../src main.c
/tmp/ccZw9v3Q.o: In function `main':
main.c:(.text+0x30): undefined reference to `ADD'
main.c:(.text+0x5a): undefined reference to `SUB'
main.c:(.text+0x84): undefined reference to `MUL'
collect2: ld 返回 1
链接器再一次报错 未能找库
-L选项来指定库的路径
-l选项来指定库的名字 （去掉lib和.a .so）剩下的部分 即-lfun
[hongfuhao@localhost app]$ gcc -I../src main.c -L../src -lfun -o app
[hongfuhao@localhost app]$ ls
app main.c makefile
生成一个可执行文件 app
[hongfuhao@localhost app]$ ./app
./app: error while loading shared libraries: libfun.so: cannot open shared object file: No such file or directory
执行时出错 找不到动态库
[hongfuhao@localhost app]$ file app
app: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.18, not stripped
这时我们可以发现 系统编译时默认使用的是动态链接 执行时我们需要指定动态库的位置
两种方法：
1：将函数库移动到/lib 或者/usr/lib下 （需要root权限）
2：修改一个环境变量 LD_LIBRARY_PATH
在这里我采用第二种方法
[hongfuhao@localhost app]$ ./app
./app: error while loading shared libraries: libfun.so: cannot open shared object file: No such file or directory
[hongfuhao@localhost app]$ file app
app: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.18, not stripped
[hongfuhao@localhost app]$ cd ../src
[hongfuhao@localhost src]$ ls
ADD.c ADD.o fun.h libfun.a libfun.so makefile MUL.c MUL.o SUB.c SUB.o
[hongfuhao@localhost src]$ pwd
/home/hongfuhao/src
[hongfuhao@localhost src]$ cd ../app
[hongfuhao@localhost app]$ ls
app main.c makefile
[hongfuhao@localhost app]$ export LD_LIBRARY_PATH=/home/hongfuhao/src:$LD_LIBRARY_PATH
[hongfuhao@localhost app]$ ./app
a=5,b=10
a+b=15
a-b=-5
a*b=50
可以看到程序成功执行
如果想采用静态链接方式 需要-static关键字
[hongfuhao@localhost app]$ ls
main.c makefile
[hongfuhao@localhost app]$ gcc -static -I../src main.c -o bpp -L../src -lfun
[hongfuhao@localhost app]$ ls
bpp main.c makefile
[hongfuhao@localhost app]$ ./bpp
a=5,b=10
a+b=15
a-b=-5
a*b=50
这时再看bpp文件
[hongfuhao@localhost app]$ file bpp
bpp: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (GNU/Linux), statically linked, for GNU/Linux 2.6.18, not stripped
采用的静态链接执行时不需要指定库的路径
两个文件app与bpp的大小 使用du命令
[hongfuhao@localhost app]$ du app
8 app
[hongfuhao@localhost app]$ du bpp
744 bpp
看一个文件执行依赖的动态库
[hongfuhao@localhost app]$ ldd app
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffe7a3bf000)
libfun.so => /home/hongfuhao/src/libfun.so (0x00007f775018f000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00000030cee00000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00000030ce600000)
以上为app依赖的动态库文件
[hongfuhao@localhost app]$ ldd bpp
不是动态可执行文件
bpp不是动态链接所以不显示
上述就完成一个静态库和动态库的创建和使用
五.makefile
1.概述
Linux 环境下的程序员如果不会使用GNU make来构建和管理自己的工程，应该不能算是一个合格的专业程序员，至少不能称得上是 Unix程序员。在 Linux(unix )环境下使用GNU 的make工具能够比较容易的构建一个属于你自己的工程，整个工程的编译只需要一个命令就可以完成编译、连接以至于最后的执行。不过这需要投入一些时间去完成一个或者多个称之为Makefile 文件的编写。
所要完成的Makefile 文件描述了整个工程的编译、连接等规则。其中包括：工程中的哪些源文件需要编译以及如何编译、需要创建那些库文件以及如何创建这些库文件、如何最后产生想要得可执行文件。尽管看起来可能是很复杂的事情，但是为工程编写Makefile 的好处是能够使用一行命令来完成“自动化编译”，一旦提供一个(通常对于一个工程来说会是多个)正确的 Makefile。编译整个工程你所要做的唯一的一件事就是在shell 提示符下输入make命令。整个工程完全自动编译，极大提高了效率。
make是一个命令工具，它解释Makefile 中的指令(应该说是规则)。在Makefile文件中描述了整个工程所有文件的编译顺序、编译规则。Makefile 有自己的书写格式、关键字、函数。像C 语言有自己的格式、关键字和函数一样。而且在Makefile 中可以使用系统shell所提供的任何命令来完成想要的工作。Makefile(在其它的系统上可能是另外的文件名)在绝大多数的IDE 开发环境中都在使用，已经成为一种工程的编译方法。
2.makefile 小结即规范
Make 执行总目标
Make clean 执行makefile 中的clean目标
Make -C directory 到directory中执行make
Make clean -C directory 同上两命令
Make -f common_makefile 通过-f 指定一个makefile文件
Make var=value 给makefie传一个参数其值为value
# 注释
VAR=XXX 定义变量VAR，强制赋值
VAR+=XXX 追加
VAR？=XXX 之前定义这用之前 没有定义 则定义
Target: depend1 depend2 . . #依赖可以是文件（目录）或其他目标
(tab) action1 action2 #动作那一行必须以TAB键打头
Depend1:
@（tab）Action1 action2 #@j键表示不打印该行动作信息
2.实际操作
编写自己的makefile
使用之前静态库与动态库的案例
创建一个makefile
1 LIB_NAME?=fun
2
3 all:static_library shared_library
4
5 static_library:
6 gcc -c *.c;
7 ar -cr lib${LIB_NAME}.a *.o;
8
9 shared_library:
10 gcc -shared -fpic -o lib${LIB_NAME}.so *.c;
11
12 clean:
13 rm -rf *.o
14 rm -rf *.a *.so
[hongfuhao@localhost src]$ ls
ADD.c fun.h makefile MUL.c SUB.c
makefile已经创建完成
make命令可以完成之前的操作
[hongfuhao@localhost src]$ ls
ADD.c fun.h makefile MUL.c SUB.c
[hongfuhao@localhost src]$ make
gcc -c *.c;
ar -cr libfun.a *.o;
gcc -shared -fpic -o libfun.so *.c;
[hongfuhao@localhost src]$ ls
ADD.c ADD.o fun.h libfun.a libfun.so makefile MUL.c MUL.o SUB.c SUB.o
完成了静态库和动态库的创建 只需要make一下
对main.c进行makefile的编写
makefile
1 APP_NAME?=APP
2
3 all:lib_make
4 gcc -static -I../src main.c -L../src -lfun -o ${APP_NAME};
5
6 lib_make:
7 make -C ../src;
8
9 clean:
10 rm -rf ${APP_NAME}
[hongfuhao@localhost app]$ ls
main.c makefile
[hongfuhao@localhost app]$ ls
main.c makefile
只需要make一下 就可以完成main.c编译
[hongfuhao@localhost app]$ make
make -C ../src;
make[1]: Entering directory `/home/hongfuhao/src'
gcc -c *.c;
ar -cr libfun.a *.o;
gcc -shared -fpic -o libfun.so *.c;
make[1]: Leaving directory `/home/hongfuhao/src'
gcc -static -I../src main.c -L../src -lfun -o APP;
[hongfuhao@localhost app]$ ls
APP main.c makefile
生成一个APP的可执行文件makefile中执行的是静态链接
可以直接执行APP
[hongfuhao@localhost app]$ ./APP
a=5,b=10
a+b=15
a-b=-5
a*b=50
程序成功执行
即完成了一个简单的makefile的编写