本文將演示4種各自獨(dú)立的得到最終二進(jìn)制文件的方式。代碼采用C語(yǔ)言。

• 用gcc將C語(yǔ)言代碼生成靜態(tài)庫(kù) .a 文件，再與編譯后的 main.o 合成最終的靜態(tài)鏈接的可執(zhí)行文件，查看運(yùn)行結(jié)果。
• 用gcc將C語(yǔ)言代碼生成動(dòng)態(tài)庫(kù)，待用。
• 用gcc將C語(yǔ)言代碼編譯并鏈接動(dòng)態(tài)庫(kù)，生成可執(zhí)行文件main，運(yùn)行時(shí)依賴動(dòng)態(tài)庫(kù)so文件。
• 演示用ar如何轉(zhuǎn)換 靜態(tài)庫(kù)文件得到動(dòng)態(tài)庫(kù)文件?？杀挥糜诳蓤?zhí)行文件的鏈接。

本文代碼文件內(nèi)容

首先列出所有代碼文件內(nèi)容，一共3個(gè)文件：drive.h，drive.c，main.c，分別為 動(dòng)態(tài)庫(kù)libdrive.so 的頭文件、函數(shù)實(shí)現(xiàn)文件、主入口main()文件。內(nèi)容分別如下。為了簡(jiǎn)明易懂，只以最簡(jiǎn)單的功能實(shí)現(xiàn)。

(1) drive.h 文件內(nèi)容：

//聲明 加法函數(shù)的函數(shù)入?yún)⒑头祷刂怠?int dr(int a, int b);

(2) drive.c 文件內(nèi)容：

#include <stdio.h>

//定義一個(gè)加法函數(shù)
int dr(int a, int b) {
    return a + b;
}

(3) main.c 文件內(nèi)容

//調(diào)用動(dòng)態(tài)庫(kù)內(nèi)的add()函數(shù)，3+5,所以打印結(jié)果應(yīng)當(dāng)為8
#include <stdio.h>
#include "drive.h"

int main() {
    // 調(diào)用加法函數(shù)
    int result = add(3, 5);
    printf("Sum: %d\n", result);

    return 0;
}

用gcc將C語(yǔ)言代碼生成靜態(tài)庫(kù) .a，被鏈接入最終可執(zhí)行文件

(1) 編譯 drive.c 文件為.o 文件：

# gcc -c drive.c -o drive.o

gcc 的幾個(gè)重要編譯參數(shù)，上面用到了-c 、-o 等參數(shù)，下面還會(huì)用到所以再次貼上參數(shù)說(shuō)明：

-c                      編譯、匯編到目標(biāo)代碼，不進(jìn)行鏈接。
  -o <文件>                輸出到 <文件>。
  -pie                     生成動(dòng)態(tài)鏈接的位置無(wú)關(guān)可執(zhí)行文件。
  -shared                  生成一個(gè)共享庫(kù)。
  -static                  告訴ld在鏈接的時(shí)候生成純靜態(tài)可執(zhí)行文件。

(2) 使用編譯drive.c得到的drive.o 文件作為材料，生成 libdrive.a 靜態(tài)庫(kù)文件。文件名前面加lib是為了gcc鏈接文件時(shí) 默認(rèn)的約定找以lib開(kāi)始的庫(kù)文件：

# ar rcs libdrive.a  drive.o

(3) 鏈接得到最終可執(zhí)行文件：

# gcc main.c  -L$PWD -ldrive -o main-static
# file main-static   

main-static: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=84fa8514ed5a9ef043b88d1957de83248208dac2, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped
[lph@localhost 2023-12-12]$ ldd  main-static 
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffd087f3000)
        libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fb2cbb82000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fb2cbd79000)

當(dāng)前目錄下只有l(wèi)ibdrive.a 庫(kù)，沒(méi)有動(dòng)態(tài)庫(kù)，所以不會(huì)優(yōu)先鏈接.so庫(kù)，只能鏈接libdrive.a庫(kù)。所以我使用file 命令查看main-static的成分，我以為它就是靜態(tài)文件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)怎么還是動(dòng)態(tài)鏈接的？（鏈接了3個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)文件）

雖然通過(guò)-ldrive 我們確實(shí)鏈接了libdrive.a靜態(tài)文件進(jìn)入 main-static文件內(nèi)部（所以以上出現(xiàn)的鏈接信息里不會(huì)顯示libdrive.so 或 libdrive.a，但file的結(jié)果說(shuō)得到的main-static文件仍然是dynamically linked得的，為什么會(huì)這樣呢？

sudo  yum install glibc-static

新安裝的libc的靜態(tài)庫(kù)文件的路徑：

# rpm -q --list glibc-static
/usr/lib64/libBrokenLocale.a
/usr/lib64/libc.a
/usr/lib64/libm-2.37.a
/usr/lib64/libm.a
/usr/lib64/libmvec.a
/usr/lib64/libresolv.a

重新嘗試實(shí)現(xiàn)徹底的靜態(tài)鏈接：

[lph@localhost 2023-12-12]$ gcc -static main.c -L. -ldrive -o main-static-true

[lph@localhost 2023-12-12]$ file main-static-true 
main-static-true: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (GNU/Linux), statically linked, BuildID[sha1]=be4d6a0e422b3a1ae1ccf0a9b162f5e628eb47b3, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped, too many notes (256)

[lph@localhost 2023-12-12]$ ldd  main-static-true 
        不是動(dòng)態(tài)可執(zhí)行文件

以上 ldd 的結(jié)果說(shuō)明，main-static-true 文件才是真正靜態(tài)鏈接的。

來(lái)對(duì)比一下 假的 main-static 跟真的可執(zhí)行文件大小差距多大：

$ ls  -lht  main-static*
776K 12月12日 22:01 main-static-true
17K  12月12日 21:42 main-static

文件大小相差45倍。由于功能少所以這個(gè)倍數(shù)并不嚴(yán)謹(jǐn)。但大體上我們可以了解純靜態(tài)的可執(zhí)行文件，確實(shí)會(huì)比 dynamic linked的可執(zhí)行文件大很多。不過(guò)由于現(xiàn)在硬盤和內(nèi)存的擴(kuò)大，成本降低，越來(lái)越多新編程語(yǔ)言默認(rèn)采用純靜態(tài)編譯可執(zhí)行文件。以增強(qiáng)跨平臺(tái)的運(yùn)行能力。

用gcc將 drive.c 代碼生成動(dòng)態(tài)庫(kù)文件 libdrive.so

將當(dāng)前目錄下的所有.o文件（目前只有 drive.o一個(gè)文件）作為材料，生成最終的 libdrive.so動(dòng)態(tài)庫(kù)文件（實(shí)際相當(dāng)于將 .o文件打了個(gè)壓縮包到 .a文件里，并調(diào)整了鏈接符號(hào)）。

gcc -shared *.o -o libdrive.so

所以我們目錄下截至現(xiàn)在已有這些文件：

# ls -lht
總計(jì) 52K
-rwxrwxr-x 1 lph lph  16K 12月12日 16:43  libdrive.so
-rwxrwxr-x 1 lph lph  16K 12月12日 16:30  main-static-true
-rwxrwxr-x 1 lph lph  16K 12月12日 16:20  main-static
-rw-rw-r-- 1 lph lph  136 12月12日 16:18  main.c
-rw-rw-r-- 1 lph lph 1.4K 12月12日 16:17  libdrive.a
-rw-rw-r-- 1 lph lph 1.3K 12月12日 16:17  drive.o
-rw-rw-r-- 1 lph lph   91 12月12日 16:12  drive.c
-rw-rw-r-- 1 lph lph   91 12月12日 16:12  drive.h

既然是動(dòng)態(tài)庫(kù)，總要能被調(diào)用者直到你的暴露的借口。我們驗(yàn)證下這個(gè)libdrive.so動(dòng)態(tài)庫(kù)是否也暴露了add函數(shù)呢？

$ nm -D  libdrive.so 
00000000000010f9 T add
                 w __cxa_finalize@GLIBC_2.2.5
                 w __gmon_start__
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable

從結(jié)果看，確實(shí)暴露了add 函數(shù)。至于其他4個(gè)W是什么作用，我們目前暫時(shí)不管。

用gcc將C語(yǔ)言 main.c 編譯并鏈接動(dòng)態(tài)庫(kù)，生成可執(zhí)行文件 main_share ，運(yùn)行時(shí)是否依賴動(dòng)態(tài)庫(kù)so文件？

gcc main.c -L./ -ldrive  -o main_share

上面說(shuō)過(guò)，當(dāng)libdrive.so 不存在時(shí)，libdrive.a 存在，則gcc 根據(jù)鏈接 -L./ -ldrive 參數(shù)，在對(duì)應(yīng)目錄下只找libdrive.a，所以以前只能鏈接.a文件?，F(xiàn)在有了.so文件，那么-L./ -ldrive會(huì)優(yōu)先鏈接libdrive.so。讓我們用ldd 命令檢驗(yàn)一下：

$  LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PWD  ldd ./main_share
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffccd74a000)
        libdrive.so (0x00007ff2cbb28000)
        libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007ff2cb933000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007ff2cbb2f000)

這里我們?cè)诿钪信R時(shí)設(shè)置 庫(kù)文件搜索路徑包含當(dāng)前路徑$PWD。

從結(jié)果看，我們的main_share 確實(shí)鏈接了動(dòng)態(tài)庫(kù) libdrive.so。

「完」

演示用ar如何轉(zhuǎn)換 靜態(tài)庫(kù)文件得到動(dòng)態(tài)庫(kù)文件。可被用于可執(zhí)行文件的鏈接。

先清理一下現(xiàn)場(chǎng)：刪掉 drive.o  libdrive.so 這兩個(gè)文件。

$ rm -f drive.o  libdrive.so

這里使用現(xiàn)有的  libdrive.a 動(dòng)態(tài)庫(kù)，看能否轉(zhuǎn)化成 libdrive.so 文件。

(1) 之前說(shuō)過(guò).a相當(dāng)于.o 文件的壓縮包，那么我們可以分離出 drive.o 文件

ar -x libdrive.a

(2) 編譯生成 .so 文件

gcc -shared  *.o -o libdrive.so

(3) 查看導(dǎo)出函數(shù)

$ nm -D libdrive.so
00000000000010f9 T add
                 w __cxa_finalize@GLIBC_2.2.5
                 w __gmon_start__
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
$

結(jié)果與上上面的 nm -D libdrive.so 輸出一致。作為驗(yàn)證我們將使用這個(gè)轉(zhuǎn)化出的so動(dòng)態(tài)庫(kù)測(cè)試對(duì)main()的鏈接和運(yùn)行效果：

$ gcc main.c -L./ -ldrive  -o main_share_from_libdrive_a
main.c: 在函數(shù)‘main’中:
main.c:6:18: 警告：隱式聲明函數(shù)‘a(chǎn)dd’ [-Wimplicit-function-declaration]
    6 |     int result = add(3, 5);
      |                  ^~~
      
$ LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PWD  ./main_share_from_libdrive_a
Sum: 8

警告信息不管。運(yùn)行效果符合預(yù)期，打印了3+5的結(jié)果。說(shuō)明靜態(tài)庫(kù)轉(zhuǎn)成動(dòng)態(tài)庫(kù)也是OK可以用的（實(shí)際場(chǎng)景gcc還要加-fPIC 參數(shù)來(lái)生成動(dòng)態(tài)庫(kù)，以增強(qiáng)動(dòng)態(tài)庫(kù)的通用性不依賴于固定地址，本文不深入解析 -fPIC，請(qǐng)讀者自己查信息 ）。

總結(jié)一下，經(jīng)過(guò)以上4個(gè)場(chǎng)景的演示驗(yàn)證，我們對(duì)Linux的動(dòng)態(tài)庫(kù)、靜態(tài)庫(kù)之間的關(guān)系，有了更深入的認(rèn)知。