C語言編程gcc如何生成靜態庫.a和動態庫.so示例詳解
系統環境：Ubuntu Desktop 18.04
一、什麼是靜態庫和動態庫
我們通常需要把一些公用函數制作成函數庫，供其它程序使用，函數庫分為靜態庫和動態庫兩種。
靜態庫在程序編譯時會被連接到目標代碼中，程序運行時不在需要該靜態庫。
動態庫在程序編譯時並不會被連接到目標代碼中，而是在程序運行時才被載入。這樣我們可以通過更改動態庫，動態的改變程序的某些功能。
Linux下使用ar工具，將目標文件壓縮到一起，並且對其進行編號和索引，以便於查找和檢索。
二、gcc生成.a靜態庫和.so動態庫
1.生成靜態庫(.a)
1.1編輯生成例子程序hello.h、hello.c和main.c
hello.h
#ifndef HELLO_H//如果源文件沒有定義，則編譯下面代碼 #define HELLO_H//定義宏 void hello(const char *name); #endif/HELLO_H//ifndef的結束
hello.c
#include<stdio.h>
void hello(const char *name)
{
printf("Hello %s!\n",name);
}
main.c
#include "hello.h"
int main()
{
hello("everyone");
return 0;
}
1.2將hello.c編譯成.o文件
無論靜態庫還是動態庫都是由.o文件創建的。因此，我麼必須將源代碼hello.c通過gcc先編譯成.o文件，在Linux系統終端下使用命令
gcc -c hello.c
為瞭確定我們得到瞭.o文件，可以使用ls命令
1.3由.o文件創建靜態庫
靜態庫文件名的命令規范是以lib為前綴，緊接著是靜態庫名，擴展名為.a，例如我們將創建的靜態庫名為hello，則靜態庫文件名就是libhello.a。在Linux系統下創建靜態庫需要使用ar命令，在終端輸入以下命令.
ar -crv libmyhello.a hello.o
同樣的我們可以使用ls命令查看結果。
1.4在程序中使用靜態庫
靜態庫制作完成瞭，如何使用它內部的函數呢？隻需要在使用到這些公用函數的源程序中包含這些公用函數的原型聲明，然後再用gcc命令生成目標文件時指明靜態庫名。
方法一：
在終端輸入以下命令：
gcc -o hello main.c -L. -lmyhello
自定義的庫時，main.c還可以放在-L.和-lmyhello之間，但不能放在它倆之後，否則會提示myhello沒定義，但是是系統的庫時，如g++ -o main (-L/usr/lib) -lpthread main.cpp就不會出錯。
方法二：
gcc main.c libmyhello.a -o hello
方法三：
先生成main.o
gcc -c main.c
再生成可執行文件：
gcc -o hello main.o libmyhello.a
1.5驗證靜態庫的特點
下面我們在刪除靜態庫的情況下，運行可執行文件，發現程序仍舊正常運行，表明靜態庫跟程序執行並沒有聯系。我們使用rm命令刪除libmyhello.a文件，然後執行hello程序。
2.生成動態庫(.so)
2.1由.o文件創建動態庫文件
動態庫文件名命名規范和靜態庫文件名命名規范類似，也是在動態庫名增加前綴lib，但其文件擴展名為.so。例如，我們將創建的動態庫名為myhello，則動態庫文件名就是libmyhello.so。在終端輸入以下命令來得到動態庫文件libmyhello.so。
gcc -shared -fPIC -o libmyhello.so hello.o
2.2在程序中使用動態庫
在程序中使用動態庫和使用靜態庫一樣，也是在使用到這些函數的源程序中包含這些公有函數的聲明，然後在用gcc命令生成目標文件時指明動態庫名進行編譯。在終端輸入以下命令
gcc -o hello main.c -L. -lmyhello
或者可以使用命令
gcc main.c libmyhello.so -o hello
此時並不會報錯（沒有 libmyhello.so 的話，會報錯），但是接下來運行該程序時會提示出錯，因為雖然連接時用的是當前目錄的動態庫，但是運行時會到/usr/lib目錄下查找庫文件。可以將文件 libmyhello.so復制到目錄/usr/lib下，這樣運行就不會報錯瞭。
在終端輸入以下命令將libmyhello.so文件移動到/usr/lib目錄下
sudo mv libmyhello.so /usr/lib
可以看到此時，執行成功瞭。
如果動態庫和靜態庫同時存在，通過實驗我們可以發現會優先使用動態庫。
三、實例
1.實例1
1.1代碼
代碼如下：
A1.c
#include<stdio.h>
void print1(int arg){
printf("A1 print arg:%d\n",arg);
}
A2.c
#include<stdio.h>
void print2(char *arg){
printf("A2 printf arg:%s\n",arg);
}
A.h
#ifndef A_H #define A_H void print1(int); void print2(char *); #endif
test.c
#include<stdlib.h>
#include "A.h"
int main(){
print1(1);
print2("test");
exit(0);
}
1.2 靜態庫.a文件的生成與使用
首先是生成.o文件，在終端輸入以下命令
gcc -c A1.c A2.c
接下來是生成靜態庫.a文件，在終端輸入以下命令
ar crv libafile.a A1.o A2.o
最後使用.a庫文件，創建可執行程序（PS:若采用此種方式，需保證生成的.a文件與.c文件保存在同一目錄下，即都在當前目錄下）。在終端輸入以下命令
gcc -o test test.c libafile.a ./test
1.3 動態庫.so文件的生成與使用
首先是生成目標文件(.o)，此處生成.o文件必須添加”-fpic”（小模式，代碼少），否則在生成.so文件時會報錯。在終端輸入以下命令
gcc -c -fpic A1.c A2.c
接下來是生成共享庫（動態庫）.so文件
gcc -shared *.o -o libsofile.so
使用.so庫文件，創建可執行程序
gcc -o test test.c libsofile.so ./test
此時會報錯，這是由於Linux系統隻在/lib和/usr/lib目錄下查找.so文件，所以需要將相應的.so文件拷貝到相對應的路徑。在終端輸入以下命令
sudo cp libsofile.so /usr/lib
再執行test程序，即可成功運行。
同時可直接使用
gcc -o test test.c -L. -lname
來使用相應庫文件，其中
-L. ：表示在當前目錄下，可自行定義路徑path，即使用-Lpath即可。
-lname：name即對應庫文件的名字（除開lib），即若使用libafile.a，則name為afile；若要使用libsofile.so，則name為sofile。
2.實例2
2.1代碼
sub1.c
float x2x(int x1,int x2)
{
return (float)(x1*x2);
}
sub2.c
float x2y(int x1,int x2)
{
return (float)(x1)/x2;
}
sub.h
#ifndef SUB_H #define SUB_H float x2x(int x1,int x2); float x2y(int x1,int x2); #endif
main.c
#include<stdio.h>
#include "sub.h"
int main()
{
int x1,x2;
scanf("%d %d",&x1,&x2);
printf("x1*x2=%f\n",x2x(x1,x2));
printf("x1/x2=%f\n",x2y(x1,x2));
return 0;
}
2.2 靜態庫.a文件的生成與使用
依次在終端輸入以下命令
gcc -c sub1.c sub2.c ar crv libsub.a sub1.o sub2.o gcc -o main main.c libsub.a ./main 4 2
通過在終端輸入下面的命令來查看文件的大小
du -h main
此時生成的可執行文件的大小為12k
2.3 動態庫.so文件的生成與使用
依次在終端輸入以下命令
gcc -shared -fpic -o libsub.so sub1.o sub2.o sudo cp libsub.so /usr/lib gcc -o main main.c libsub.so ./main 4 2
同樣的，在終端輸入命令查詢main的大小
雖然和上面靜態庫生成的可執行文件一樣大，但是這是由於函數太簡單。對於復雜一點的文件編譯來說，靜態庫生成的可執行文件的大小理論上應該大於動態庫生成的可執行文件的大小。
總結
通過上面三個實例，基本上可以熟練使用gcc生成靜態庫和動態庫，並且可以學習到有關靜態庫和動態庫的有關知識。與之前一次實驗類似，先生成.o文件，然後將.o文件連接到主程序中，生成可執行文件。不同的是，之前隻有單個文件，本次實驗連接瞭多個文件。對於以後開發某些項目時，如果隻提供瞭靜態庫或者動態庫，我們可以利用本次實驗的知識來調用公用的函數，並生成可執行文件。
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