學(xué)習(xí)如何用靜態(tài)鏈接庫將多個 C 目標(biāo)文件結(jié)合到一個單個的可執(zhí)行文件之中。

使用 C 編寫的應(yīng)用程序時，通常有多個源碼文件，但最終你需要編譯成單個的可執(zhí)行文件。

你可以通過兩種方式來完成這項工作：通過創(chuàng)建一個 靜態(tài)static 庫 或 一個 動態(tài)dynamic 庫（也被稱為 共享shared 庫）。從創(chuàng)建和鏈接的方式來看，它們是兩種不同類型的庫。選擇使用哪種方式取決于你的的具體場景。

在 上一篇文章 中，我演示了如何創(chuàng)建一個動態(tài)鏈接的可執(zhí)行文件，這是一種更通用的方法。在這篇文章中，我將說明如何創(chuàng)建一個靜態(tài)鏈接的可執(zhí)行文件。

使用靜態(tài)庫鏈接器

鏈接器linker是一個命令，它將一個程序的多個部分結(jié)合在一起，并為它們重新組織內(nèi)存分配。

鏈接器的功能包括：

• 整合一個程序的所有的部分
• 計算出一個新的內(nèi)存組織結(jié)構(gòu)，以便所有的部分組合在一起
• 恢復(fù)內(nèi)存地址，以便程序可以在新的內(nèi)存組織結(jié)構(gòu)下運行
• 解析符號引用

鏈接器通過這些功能，創(chuàng)建了一個名稱為可執(zhí)行文件的一個可運行程序。

靜態(tài)庫是通過復(fù)制一個程序中的所有依賴庫模塊到最終的可執(zhí)行鏡像來創(chuàng)建的。鏈接器將鏈接靜態(tài)庫作為編譯過程的最后一步。可執(zhí)行文件是通過解析外部引用、將庫例程與程序代碼結(jié)合在一起來創(chuàng)建的。

創(chuàng)建目標(biāo)文件

這里是一個靜態(tài)庫的示例以及其鏈接過程。首先，創(chuàng)建帶有這些函數(shù)識別標(biāo)志的頭文件 mymath.h :

    int add(int a, int b);
    int sub(int a, int b);
    int mult(int a, int b);
    int divi(int a, int b);

使用這些函數(shù)定義來創(chuàng)建 add.c 、sub.c 、mult.c 和 divi.c 文件。我將把所有的代碼都放置到一個代碼塊中，請將其分為四個文件，如注釋所示：

    // add.c
    int add(int a, int b){
    return (a+b);
    }
    //sub.c
    int sub(int a, int b){
    return (a-b);
    }
    //mult.c
    int mult(int a, int b){
    return (a*b);
    }
    //divi.c
    int divi(int a, int b){
    return (a/b);
    }

現(xiàn)在，使用 GCC 來生成目標(biāo)文件 add.o 、sub.o 、mult.o 和 divi.o：

（LCTT 校注：關(guān)于“目標(biāo)文件object file”，有時候也被稱作“對象文件”，對此，存在一些譯法混亂情形，稱之為“目標(biāo)文件”的譯法比較流行，本文采用此譯法。）

    $ gcc -c add.c sub.c mult.c divi.c

-c 選項跳過鏈接步驟，而只創(chuàng)建目標(biāo)文件。

創(chuàng)建一個名稱為 libmymath.a 的靜態(tài)庫，接下來，移除目標(biāo)文件，因為它們不再被需要。（注意，使用一個 trash 命令比使用一個 rm 命令更安全。）

    $ ar rs libmymath.a add.o sub.o mult.o divi.o
    $ trash *.o
    $ ls
    add.c  divi.c  libmymath.a  mult.c  mymath.h  sub.c

現(xiàn)在，你已經(jīng)創(chuàng)建了一個名稱為 libmymath 的簡單數(shù)學(xué)示例庫，你可以在 C 代碼中使用它。當(dāng)然，也有非常復(fù)雜的 C 庫，這就是他們這些開發(fā)者來生成最終產(chǎn)品的工藝流程，你和我可以安裝這些庫并在 C 代碼中使用。

接下來，在一些自定義代碼中使用你的數(shù)學(xué)庫，然后鏈接它。

創(chuàng)建一個靜態(tài)鏈接的應(yīng)用程序

假設(shè)你已經(jīng)為數(shù)學(xué)運算編寫了一個命令。創(chuàng)建一個名稱為 mathDemo.c 的文件，并將這些代碼復(fù)制粘貼至其中：

    #include <mymath.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    int main()
    {
      int x, y;
      printf("Enter two numbers\n");
      scanf("%d%d",&x,&y);
     
      printf("\n%d + %d = %d", x, y, add(x, y));
      printf("\n%d - %d = %d", x, y, sub(x, y));
      printf("\n%d * %d = %d", x, y, mult(x, y));
      if(y==0){
        printf("\nDenominator is zero so can't perform division\n");
          exit(0);
      }else{
          printf("\n%d / %d = %d\n", x, y, divi(x, y));
          return 0;
      }
    }

注意：第一行是一個 include 語句，通過名稱來引用你自己的 libmymath 庫。

針對 mathDemo.c 創(chuàng)建一個名稱為 mathDemo.o 的對象文件:

    $ gcc -I . -c mathDemo.c

-I 選項告訴 GCC 搜索在其后列出的頭文件。在這個實例中，你通過單個點（.）來指定當(dāng)前目錄。

鏈接 mathDemo.o 和 libmymath.a 來生成最終的可執(zhí)行文件。這里有兩種方法來向 GCC 告知這一點。

你可以指向文件：

    $ gcc -static -o mathDemo mathDemo.o libmymath.a

或者，你可以具體指定庫的路徑及名稱：

    $ gcc -static -o mathDemo -L . mathDemo.o -lmymath

在后面的那個示例中，-lmymath 選項告訴鏈接器來鏈接對象文件 mathDemo.o 和對象文件 libmymath.a 來生成最終的可執(zhí)行文件。-L 選項指示鏈接器在下面的參數(shù)中查找?guī)欤愃朴谀闶褂?nbsp;-I 所做的工作）。

分析結(jié)果

使用 file 命令來驗證它是靜態(tài)鏈接的：

    $ file mathDemo
    mathDemo: ELF 64-bit LSB executable, x86-64...
    statically linked, with debug_info, not stripped

使用 ldd 命令，你將會看到該可執(zhí)行文件不是動態(tài)鏈接的：

    $ ldd ./mathDemo
            not a dynamic executable

你也可以查看 mathDemo 可執(zhí)行文件的大?。?/p>

    $ du -h ./mathDemo
    932K    ./mathDemo

在我 前一篇文章 的示例中，動態(tài)鏈接的可執(zhí)行文件只占有 24K 大小。

運行該命令來看看它的工作內(nèi)容：

    $ ./mathDemo
    Enter two numbers
    10
    5
    10 + 5 = 15
    10 - 5 = 5
    10 * 5 = 50
    10 / 5 = 2

看起來令人滿意！

何時使用靜態(tài)鏈接

動態(tài)鏈接可執(zhí)行文件通常優(yōu)于靜態(tài)鏈接可執(zhí)行文件，因為動態(tài)鏈接會保持應(yīng)用程序的組件模塊化。假如一個庫接收到一次關(guān)鍵安全更新，那么它可以很容易地修補，因為它存在于應(yīng)用程序的外部。

當(dāng)你使用靜態(tài)鏈接時，庫的代碼會“隱藏”在你創(chuàng)建的可執(zhí)行文件之中，意味著在庫每次更新時（相信我，你會有更好的東西），僅有的一種修補方法是重新編譯和發(fā)布一個新的可執(zhí)行文件。

不過，如果一個庫的代碼，要么存在于它正在使用的具有相同代碼的可執(zhí)行文件中，要么存在于不會接收到任何更新的專用嵌入式設(shè)備中，那么靜態(tài)連接將是一種可接受的選項。