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自己在linux上編譯、連結、動態庫和靜態庫的學習筆記

阿新 • • 發佈：2019-02-03
在平常的專案中，我們都是使用公司要求的makefile、makedebug一類的檔案，因此，在編譯、連結、生成和連結動態庫與靜態庫的時候，我們只是簡單的使用一些已經設定的變數，只是簡單的修改、新增一些檔名，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，導致的結果可能是花了好長時間才能解決。而如果平常只是簡單的留一下心，或許這些問題都是可以避免的。
因此，今天我自己使用幾個檔案，編譯動態庫、靜態庫以及動態庫和靜態庫的巢狀呼叫等問題，儘量還原我在專案中遇到的問題，儘量讓自己明白平常沒有意識到的一些東西。


需要用到的檔案列表，如下：
/****showcoor.cpp****/
#include "showcoor.h"
//顯示某一座標
int showcoor(int x)
{
        cout<<"coordinate:"<<x<<endl;
        return 0;
}


/****showcoor.h****/
#include <iostream>
using namespace std;


int showcoor(int x);




/****showpoint.cpp****/
#include "showpoint.h"
//顯示點座標
int showpoint(int x,int y,int z)
{
        showcoor(x);
        showcoor(y);
        showcoor(z);
        return 0;
}


/****showpoint.h****/
#include "showcoor.h"
int showpoint(int x,int y,int z);


/****main.cpp****/
#include "showpoint.h"
int main()
{
        showpoint(1,2,3);
        return 0;
}




1、編譯生成可執行檔案
我們在單獨編譯的時候，只需要檢查標頭檔案，因為都放到了一個目錄，所以單獨編譯的時候，不需要依賴其他檔案，就可以生成目標檔案（*.o），如下：
g++ -c showcoor.cpp
g++ -c showpoint.cpp
g++ -c main.cpp



編譯完成之後，就生成了對應的目標檔案，如下：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ls *.o
main.o  showcoor.o  showpoint.o
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>



編譯的時候，沒有新增依賴的標頭檔案，是因為預設編譯的時候，在當前目錄下去找。


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。
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>mkdir temp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>cp showpoint.cpp showpoint.h ./temp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>cd ./temp
[
 
[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ls
showpoint.cpp


[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call/temp>g++ -c showpoint.cpp      
In file included from showpoint.cpp:1:
showpoint.h:1:22: error: showcoor.h: No such file or directory
showpoint.cpp: In function 'int showpoint(int, int, int)':
showpoint.cpp:4: error: 'showcoor' was not declared in this scope



通過上面可以確定的是，在編譯的時候，因為標頭檔案裡包含了其他標頭檔案“showcoor.h”，而該標頭檔案不在當前目錄，而且不在系統指定的目錄，因此，才會提示找不到標頭檔案的錯誤。這個時候，我們就需要手動的指定標頭檔案所在的目錄，使用“-I路徑”
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call/temp>g++ -I../ -c showpoint.cpp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call/temp>ls
showpoint.cpp  showpoint.h  showpoint.o






通過生成的目標檔案，最後進行連結，就可以生成最終的可執行檔案。
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -o main main.o showpoint.o showcoor.o
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>./main
coordinate:1
coordinate:2
coordinate:3




通過最後的連結，我們還可以看到函式的依賴關係。


小測試2：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -o main main.o showpoint.o           
showpoint.o: In function `showpoint(int, int, int)':
showpoint.cpp:(.text+0x17): undefined reference to `showcoor(int)'
showpoint.cpp:(.text+0x21): undefined reference to `showcoor(int)'
showpoint.cpp:(.text+0x2b): undefined reference to `showcoor(int)'
collect2: ld returned 1 exit status



因為showpoint.cpp會呼叫`showcoor(int)'函式，因此，缺少“showcoor.o”檔案時，連結的時候，就會提示找不到該函式。


小測試3：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -o main main.o showcoor.o            
main.o: In function `main':
main.cpp:(.text+0x14): undefined reference to `showpoint(int, int, int)'
collect2: ld returned 1 exit status



因為main.cpp會首先呼叫`showpoint(int, int, int)'函式，因此缺少“showpoint.o”檔案時，連結的時候，就會提示找不到“showpoint”函式。


小測試3：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -o main showpoint.o showcoor.o        
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.6/../../../../lib64/crt1.o: In function `_start':
(.text+0x20): undefined reference to `main'
collect2: ld returned 1 exit status
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>



很明顯，因為找不到“main”函式，無法生成最終的可執行檔案。


2、生成靜態庫
靜態函式庫：
這類庫的名字一般是libxxx.a；利用靜態函式庫編譯成的檔案比較大，因為整個函式庫的所有資料都會被整合進目的碼中，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式庫支援，因為所有使用的函式都已經被編譯進去了。當然這也會成為他的缺點，因為如果靜態函式庫改變了，那麼你的程式必須重新編譯。
擴充套件閱讀： http://tech.ccidnet.com/art/2583/20080303/1378433_1.html  


生成靜態庫需要使用“ar -cr”
c   Create the archive，也就是建立靜態庫
r   Insert the files member... into archive (with replacement)，也就是沒有生成，有的話替換。


[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -c showcoor.cpp             
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ar -cr libshowcoor.a showcoor.o 
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ls *.a    
libshowcoor.a



當然，我們還可以直接通過“.cpp”檔案直接生成靜態庫。如下：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ar -cr libshowcoor.a showcoor.cpp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ls *.a           
libshowcoor.a




3、動態庫
動態函式庫：
這類庫的名字一般是libxxx.so;相對於靜態函式庫，動態函式庫在編譯的時候並沒有被編譯進目的碼中，你的程式執行到相關函式時才呼叫該函式庫裡的相應函式，因此動態函式庫所產生的可執行檔案比較小。由於函式庫沒有被整合進你的程式，而是程式執行時動態的申請並呼叫，所以程式的執行環境中必須提供相應的庫。動態函式庫的改變並不影響你的程式，所以動態函式庫的升級比較方便。
擴充套件閱讀： http://tech.ccidnet.com/art/2583/20080303/1378433_1.html 


生成動態庫的方式是：g++ -shared -fPCI -o libXXX.so *.o 
-fpic 使輸出的物件模組是按照可重定位地址方式生成的。
-shared指定把對應的原始檔生成對應的動態連結庫檔案。
下面是對於-fpic的詳細解釋：
在 Linux 下製作動態連結庫，“標準” 的做法是編譯成位置無關程式碼（Position Independent Code，PIC），然後連結成一個動態連結庫。
擴充套件閱讀： http://www.linuxidc.com/Linux/2011-06/37268.htm 


[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>gcc -shared -fPIC -o libshowpoint.so showpoint.cpp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ls *.so
libshowpoint.so



上述方法是通過.cpp檔案直接生成動態庫。其實，也可以通過.o檔案生成動態庫，如下：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -c showpoint.cpp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -shared -fPIC -o libshowpoint.so showpoint.o  
/usr/bin/ld: showpoint.o: relocation R_X86_64_32 against `.bss' can not be used when making a shared object; recompile with -fPIC
showpoint.o: could not read symbols: Bad value
collect2: ld returned 1 exit status



上面錯誤產生的原因就是因為引數“-fPIC”的原因，因為最終生成該動態庫的時候，使用了引數“-fPIC”，表示生成的動態庫是“位置無關程式碼”，而在生成“showpoint.o”的時候，是位置相關性的，所以，錯誤資訊也提示了，讓使用“-fPIC”重新編譯（recompile with -fPIC）。
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_callg++ -fPIC -c showpoint.cpp                      
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_callg++ -shared -fPIC -o libshowpoint.so showpoint.op              
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ls *.so
libshowpoint.so




測試4：
當然，我們通過上述方式，只是把函式“showpoint”函式封裝成了，如果我們在main函式只調用“libshowpoint.so”的話，會出現問題的，如下：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ main.cpp -L./ -lshowpoint
.//libshowpoint.so: undefined reference to `showcoor(int)'
collect2: ld returned 1 exit status

注：-L後面跟的是要連線的庫的路徑


-l庫名，動態庫的命名為libXXX.so的話，就可以使用-lXXX的方式引用該庫，如果是靜態庫，並且命名為libXXX.a，則同樣可以使用lXXX的方式引用該庫。
這個時候，我們還需要使用函式“showcoor”所在的庫，因此，我們有必要把函式“showcoor”也封裝到動態庫中。
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態庫和靜態庫，如下：
[[email protected] nest_call]$ g++ -o main main.cpp -L./ -lshowpoint -lshowcoor
[[email protected] nest_call]$ ./main
coordinate:1
coordinate:2
coordinate:3



我們可以看到，呼叫動態庫和靜態庫的方式是一樣的，都是“-L路徑 -l庫名”。


4、庫的巢狀呼叫
既然我們已經把函式“showcoor”封裝成了靜態庫，因此我們完全可以通過使用靜態庫“libshowcoor.a”來生成我們最終的動態庫“libshowpoint.so”，因為靜態庫可以理解成是“目標檔案（*.o）的打包”。


測試5：動態庫呼叫靜態庫
我們通過已有的靜態庫生成最終的動態庫
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -fPIC -c showpoint.cpp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>gcc -shared -fPIC -o libshowpoint.so showpoint.o  -L./ -lshowcoor
/usr/bin/ld: .//libshowcoor.a(showcoor.o): relocation R_X86_64_32 against `.rodata' can not be used when making a shared object; recompile with -fPIC
.//libshowcoor.a: could not read symbols: Bad value
collect2: ld returned 1 exit status
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>



上述錯誤提示和原來的沒有新增“-fPIC”生成的“*.o”檔案生成動態庫出現的錯誤相同，而且也給給出瞭解決方法，靜態庫的生成重新使用“-fPIC”進行編譯。
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -fPIC -c showcoor.cpp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ar -cr libshowcoor.a showcoor.o
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -fPIC -c showpoint.cpp          
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -shared -fPIC -o libshowpoint.so showpoint.o -L./ -lshowcoor
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ls *.so
libshowpoint.so



這樣最終生成的動態庫，就同時包含“showpoint”函式和“showoccr”函式，呼叫如下：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ main.cpp -L./ -lshowpoint
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>./main
coordinate:1
coordinate:2
coordinate:3




5、使用靜態庫呼叫的順序問題
如果生成了多個動態庫，我們的呼叫順序對最終生成的檔案沒有影響，測試如下：
[[email protected] nest_call]$ g++ -fPIC -c showpoint.cpp
[[email protected] nest_call]$ g++ -shared -fPIC -o libshowpoint.so showpoint.o
[[email protected] nest_call]$ g++ -fPIC -c showcoor.cpp
[[email protected] nest_call]$ g++ -shared -fPIC -o libshowcoor.so showcoor.o
[[email protected] nest_call]$ ls *.so
libshowcoor.so  libshowpoint.so
[[email protected] nest_call]$ g++ -o main main.cpp -L./ -lshowcoor -lshowpoint
[[email protected] nest_call]$ ./main
coordinate:1
coordinate:2
coordinate:3


[[email protected] nest_call]$ g++ -o main main.cpp -L./ -lshowpoint -lshowcoor
[[email protected] nest_call]$ ./main
coordinate:1
coordinate:2
coordinate:3



但是，如果我們使用了靜態庫，呼叫順序就有影響了，否則的話，編譯的時候會因為找不到函式而出錯。


測試6：
[[email protected] nest_call]$ g++ -c showcoor.cpp
[[email protected] nest_call]$ ar -cr libshowcoor.a showcoor.o  
[[email protected] nest_call]$ g++ -c showpoint.cpp
[[email protected] nest_call]$ ar -cr libshowpoint.a showpoint.o  
[[email protected] nest_call]$ ls *.a
libshowcoor.a  libshowpoint.a
[[email protected] nest_call]$ g++ -o main main.cpp -L./ -lshowpoint -lshowcoor
[[email protected] nest_call]$ ./main
coordinate:1
coordinate:2
coordinate:3




調整靜態庫的呼叫順序：
[[email protected] nest_call]$g++ -o main main.cpp -L./ -lshowcoor -lshowpoint
.//libshowpoint.a(showpoint.o): In function `showpoint(int, int, int)':
showpoint.cpp:(.text+0x17): undefined reference to `showcoor(int)'
showpoint.cpp:(.text+0x21): undefined reference to `showcoor(int)'
showpoint.cpp:(.text+0x2b): undefined reference to `showcoor(int)'
collect2: ld returned 1 exit status



通過上面，我們可以知道，被呼叫的庫應該放到呼叫庫的後面。因為函式“showpoint”中呼叫了函式“showcoor”，因此，函式“showcoor”對應的庫應該放到後面才行。
因此，如果遇到了程式需要呼叫A庫，而A庫呼叫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，呼叫靜態庫的時候，於是基礎的庫，越是放到最後。


6、庫內部函式的檢視
nm用來列出目標檔案的符號清單。
擴充套件閱讀： http://www.linuxidc.com/Linux/2011-05/35777.htm 
nm 命令使用以下符號（用同樣的字元表示弱符號作為全域性符號）之一來表示檔案符號型別：
A    Global absolute 符號。
a    Local absolute 符號。
B    Global bss 符號。
b    Local bss 符號。
D    Global data 符號。
d    Local data 符號。
f    原始檔名稱符號。
T    Global text 符號。
t    Local text 符號。
U    未定義符號。
擴充套件閱讀： http://blog.chinaunix.net/uid-28458801-id-3475711.html 


上述包含“showcoor”函式和“showpoint”函式時生成的動態庫，檢視內部函式：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>nm -C libshowpoint.so |grep show
0000000000000a5f t global constructors keyed to showcoor.cpp
00000000000009ba t global constructors keyed to showpoint.cpp
00000000000009d0 T showcoor(int)
000000000000093c T showpoint(int, int, int)



如果採用只封裝“showpoint”函式的方式生成的動態庫，檢視內部函式：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -fPIC -c showpoint.cpp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>gcc -shared -fPIC -o libshowpoint.so showpoint.o  
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>nm -C libshowpoint.so |grep show
000000000000076a t global constructors keyed to showpoint.cpp
                 U showcoor(int)
00000000000006ec T showpoint(int, int, int)



我們可以看到，這個時候，雖然在“showpoint”函式中呼叫“showcoor”函式，但是該函式在庫中並未定義，所以型別是“U”。


7、庫依賴關係的檢視
ldd命令用於判斷某個可執行的 binary 檔案含有什麼動態函式庫。
但是ldd本身不是一個程式，而僅是一個shell指令碼：
$ which ldd
/usr/bin/ldd
$ file /usr/bin/ldd 
/usr/bin/ldd: Bourne-Again shell script text executable
擴充套件閱讀： http://blog.chinaunix.net/uid-23622436-id-3235778.html 


使用上述包含“showcoor”函式和“showpoint”函式時生成的動態庫，生成可執行檔案，檢視依賴庫：
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>gcc -shared -fPIC -o libshowpoint.so showpoint.cpp showcoor.cpp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -o main main.cpp -L./ -lshowpoint
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>./main  
coordinate:1
coordinate:2
coordinate:3
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ldd main |grep show
        libshowpoint.so => /account/work/ymm/test/library/nest_call/libshowpoint.so (0x00002ba77c1ad000)
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>



如果兩個函式分別生成一個動態庫的話，檢視依賴庫：    
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>gcc -shared -fPIC -o libshowpoint.so showpoint.cpp
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>gcc -shared -fPIC -o libshowcoor.so showcoor.cpp  
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ls *.so
libshowcoor.so  libshowpoint.so
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>g++ -o main main.cpp -L./ -lshowpoint -lshowcoor
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>./main  
coordinate:1
coordinate:2
coordinate:3
[[email protected]]:/account/work/ymm/test/library/nest_call>ldd main|grep show
        libshowpoint.so => /account/work/ymm/test/library/nest_call/libshowpoint.so (0x00002abf7504a000)
        libshowcoor.so => /account/work/ymm/test/library/nest_call/libshowcoor.so (0x00002abf7524b000)



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、靜態庫和動態庫，但是，我想，對於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！


《完》——2014/2/20 15:39:16

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# 1、準備工作，編譯方式、目標檔名、依賴庫路徑的定義。 CC = gcc CFLAGS := -w -g -Wall LIB = libltkc.so HDRS = \ versi

linux兩種庫:動態庫和靜態庫(共享庫)說明

linux下有兩種庫:動態庫和靜態庫(共享庫) 二者的不同點在於程式碼被載入的時刻不同。 靜態庫的程式碼在編譯過程中已經被載入可執行程式,因此體積比較大。 動態庫(共享庫)的程式碼在可執行程式執行時才載入記憶體，在編譯過程中僅簡單的引用，因此程式碼體積比較

linux c 語言程式設計環境：動態庫和靜態庫的製作

庫： 庫用於將相似函式打包在一個單元中。然後這些單元就可為其他開發人員所共享，並因此有了模組化程式設計這種說法 — 即，從模組中構建程式。Linux 支援兩種型別的庫，每一種庫都有各自的優缺點。靜態庫包