一文教你如何构建静态链接库

话说ISOC99有自己的一系列标准C函数库，例如我们熟悉的libc.a（包含标准I/O函数、字符串操作函数和整数数学函数）和libm.a（浮点数数学函数），可供我们在使用gcc编译工具编译程序时调用。那么，如果我们在日常学习或项目开发中积累了许多好的函数，希望日后在其他项目中能够复用时，我们又该如何去保存他们呢？今天我就告诉大家怎么办？

1. 看gcc编译器都干了些什么？

所谓，知己知彼，百战不殆。
首先，用一个例子带大家了解一下gcc的编译过程。

//main.c
int sum (int *a, int n);

int array[2] = {1, 2};

int main()
{
    int val = sum(array, 2);
    return val;
}

---

//sum.c
int sum(int *a, int n)
{
    int i, s = 0;
    for(i=0; i < n; i++){
        s += a[i];
    }
    return s;
}

假如一个项目共有以上2个源程序组成。main函数初始化一个整数数组，然后调用一个定义在另一个文件中的sum函数来对数组元素求和。

一般，我们会直接在命令行下键入gcc -Og -o prog main.c sum.c来直接编译出二进制的可执行的ELF格式的目标文件prog。那在此之间，gcc到底都干了些什么工作呢？

（备注：可以在gcc命令中添加参数-v观察到工作过程。）
看图☞

1.1 cpp预处理

cpp main.c -o main.i

预处理器cpp将源代码main.c翻译成一个ASCII码的中间文件main.i。

1.2 ccl编译

ccl -Og main.i -o main.s

C编译器ccl将中间文件翻译成一个ASCII码的汇编语言文件main.s。
备注：-O参数选择优化级别，由低到高分别为g<1<2<3。一般g和1优化级别用于调试阶段，2和3用于最后交付前的优化阶段。

1.3 as汇编

as main.s -o main.o

汇编器as将汇编文件翻译成一个二进制的可重定位的目标文件main.o。

###1.4处理其他源文件
经过相同的步骤，将另一个源文件sum.c转换成sum.o

1.5 ld链接

ld -o prog main.o sum.o

1.6 加载运行

以上步骤都做完之后，最后在命令行(shell)键入./prog就可以运行啦。shell会调用操作系统中一个叫加载器的函数，它将可执行文件中的代码和数据复制到内存，然后将控制权交给该程序。

---

2. 创建自己的函数库

假设在某个项目中你自己编写了两个函数addvec() 和mulvec()，感觉很牛逼很好用，希望以后在其他项目里也能用的上。这里有两种方法，一是保存他们的源代码，以后编写程序时插进去；二是将他们加入到一个自己的私有库中，在使用时可在其他文件中直接调用。

前者or后者哪个方便？

如果你选择前者，好的你可以结束阅读课，选择后者，请继续往下看：
###2.1 制作目标文件

gcc -c myfuncs.c 

将包含你所需要打包的函数的c文件编译成可重定位的目标文件

2.2生成静态库

ar rcs libmyfuncs.a myfuncs.o

利用AR库制作工具，创建我们所需的静态库。

2.3 制作.h头文件

新建一个头文件myfuncs.h，要求其中包含所有myfuncs.a库中函数的原型语句。

---

3. 使用方法

假设我们在示例程序main2.c中需要使用静态库libvector.a中的函数。我们该怎么办呢？

3.1 添加头文件；

将头文件vector.h添加到自己的工程目录中，并在main2.c文件的顶端添加#include "vector.h"语句，之后在后续的编程语句中就可以调用库中的函数了（假设我们需要调用库中的addvec()函数）。

3.2 正确使用编译选项

当你的程序main2.c编写完毕后，需要在命令行链接我们的自定义静态库libvector.a。

gcc -c main2.c
gcc -static -o prog2c main2.o -L. -lvector

或者

gcc -c main2.c
gcc -static -o prog2c main2.o ./libvector.a

• 第一条语句用来生成目标文件main2.o；
• 第二条语句中，
  • -static参数告诉连接器应该构建一个完全链接的(所有函数和全局变量的地址均已添加进ELF格式的文件了)可执行目标文件，它可以直接加载到内存并运行，且在加载时无需再做其他链接。
  • -L 告诉链接器应该在当前目录下查找库（因为L后面跟的是一个点，而点在linux系统中代表当前目录）。
  • -l 后面直接跟你需要链接的库的名字的缩写myfuncs，而不是全称libmyfuncs.a。
  • 切记：链接器是从左到右依次解析各个目标文件的，并把在各个目标文件中找到的所有外部应用符号记录下来，最后在标准C库文件和命令行上指定的库文件中寻找定义。如果都能找到，它就合并及重定位所有目标文件，最终构建输出可执行文件。如果有任一个符号未找到定义，就输出错误并终止。所以，被依赖的库文件一定要位于引用它文件的后面！！！如果有循环依赖，那么就在命令行上多写几次。

假设tmp.c调用libx.a中的函数，该库又调用liby.a中的函数，而liby.a又调用libx.a中的函数。那么，libx.a必须在命令行上重复出现2次：gcc tmp.c libx.a liby.a libx.a

• 注意：链接器还会默认链接C标准函数库libc.a。

3.3 全局过程

---

=我是华丽的分割线=

---

更多知识：
***点击关注专题：***嵌入式Linux&ARM

***或浏览器打开：***https://www.jianshu.com/c/42d33cadb1c1

---