在Linux下如何使用GCC編譯程序、簡單生成靜態庫及動態庫。

時間 2019-11-20

標籤 linux 如何使用 gcc 編譯程序簡單生成靜態動態欄目 Linux 简体版

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在Linux下如何使用GCC編譯程序、簡單生成靜態庫及動態庫。

   本文適用於Linux下開發初學者。本文初步講解在Linux下如何使用GCC編譯程序、簡單生成靜態庫及動態庫。

1、關於安裝。通常系統默認是安裝好編譯器的，而且網絡上有大量資料介紹不一樣發行版本下的安裝問題，本文再也不描述。

2、C編程中的文件後綴名介紹
.a 靜態庫（打包文件）
.c 未通過預處理的C源碼
.h C頭文件
    .i 通過預處理的C源碼
    .o 編譯以後產生的目標文件
    .s 生成的彙編語言代碼
    .so 動態庫（動態連接庫）
    解釋：*.a是咱們在編譯事後用ar打包生成的靜態庫；*.c通常使咱們本身編輯的代碼，使咱們勞動的結晶；*.h通常是咱們手工生成的接口文件，若是願意，也可在*.c完成後用GCC的選項-aux-info幫咱們生成；*.i是通過預處理後的源碼，是由GCC在選項-E編譯下自動生成的文件；*.o是編譯後產生的目標文件；*.s是GCC在選項-S編譯下生成的彙編語言代碼，對於性能要求很高的程序能夠先生成彙編語言文件並對彙編作優化，而後用優化後的彙編生成目標文件並連接；*.so是動態庫，經過GCC的-fpic -shared選項生成。

3、hello.c的編譯過程

    本小節的演示都針對文件 hello.c 進行

/*
* hello.c
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("hello, world!/n");
return 0;
}

1. 直接生成可執行程序

$ gcc -o hello hello.c
$ ./hello
hello, world!
如下編譯方式結果相同：
$ gcc hello.c -o hello
$ ./hello
hello, world!
如下編譯方式有別於以上編譯方案（具體查找ELF和a.out文件格式差異的網絡資料，對於此處結果是無任何區別的）：
$ gcc hello.c
$ ./a.out
hello, world!

2. 生成預處理後的文件 hello.i

$ gcc -E hello.c -o hello.i
$ ls
a.out hello hello.c hello.i
hello.i 就是新生成的文件
以下語句結果相同：
$ gcc -E -o hello.i hello.c
如果不設定輸出文件，則打印到標準終端，此時咱們能夠用 less 查看：
$ gcc -E hello.c | less
# 1 "hello.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command line>"
# 1 "hello.c"
# 1 "/usr/include/stdio.h" 1 3 4
# 28 "/usr/include/stdio.h" 3 4
# 1 "/usr/include/features.h" 1 3 4
# 329 "/usr/include/features.h" 3 4
..............................
或者執行：
$ gcc -E hello.c -o hello.i
$ vi hello.i
1 # 1 "hello.c"
2 # 1 "<built-in>"
3 # 1 "<command line>"
4 # 1 "hello.c"
5 # 1 "/usr/include/stdio.h" 1 3 4
6 # 28 "/usr/include/stdio.h" 3 4
7 # 1 "/usr/include/features.h" 1 3 4
8 # 329 "/usr/include/features.h" 3 4
.......... < 中間部分略> ..................
929 # 844 "/usr/include/stdio.h" 3 4
930
931 # 2 "hello.c" 2
932
933 int main()
934 {
935 printf("hello, world!/n");
936
937 return 0;
938 }
可見，將近1000行的代碼，咱們的只佔了最末8行。

3.生成彙編語言文件 hello.s

$ gcc -S hello.c -o hello.s
$ ls
a.out hello hello.c hello.i hello.s
hello.s 就是新生成的文件
以下語句結果相同：
$ gcc -S -o hello.s hello.c
如下語句結果相同：
$ gcc -S hello.c
也能夠採用前一步驟產生的中間文件生成彙編文件：
$ gcc -S hello.i -o hello.s
$ gcc -S -o hello.s hello.i
$ gcc -S hello.i
生成的彙編部分代碼以下：
$ vi hello.s
1 .file "hello.c"
2 .section .rodata
3 .LC0:
4 .string "hello, world!"
5 .text
6 .globl main
7 .type main, @function
8 main:
9 leal 4(%esp), %ecx
10 andl $-16, %esp
11 pushl -4(%ecx)
12 pushl %ebp
// 註釋：若是你熟悉，就能夠對部分彙編優化以達到更好效果。

4.生成目標文件 hello.o

$ gcc -c hello.c -o hello.o
$ ls
a.out hello hello.c hello.i hello.o hello.s
hello.o 就是新生成的目標文件：
以下語句結果相同：
$ gcc -c -o hello.o hello.c
如下語句結果相同：
$ gcc -c hello.c
也能夠採用前面步驟產生的中間文件hello.i或hello.s來生成目標文件：
$ gcc -c hello.i
$ gcc -c hello.s
我們能夠用 objdump 查看 hello.o 的二進制碼：
$ objdump -s hello.o
hello.o: file format elf32-i386
Contents of section .text:
0000 8d4c2404 83e4f0ff 71fc5589 e55183ec .L$.....q.U..Q..
0010 04c70424 00000000 e8fcffff ffb80000 ...$............
0020 000083c4 04595d8d 61fcc3 .....Y].a..
Contents of section .rodata:
0000 68656c6c 6f2c2077 6f726c64 2100 hello, world!.
Contents of section .comment:
0000 00474343 3a202847 4e552920 342e312e .GCC: (GNU) 4.1.
0010 31203230 30373031 30352028 52656420 1 20070105 (Red
0020 48617420 342e312e 312d3532 2900 Hat 4.1.1-52).

5. 採用中間級文件生成可執行程序

$ gcc -o hello hello.i
$ ./hello
hello, world!
$ gcc -o hello hello.s
$ ./hello
hello, world!
$ gcc -o hello hello.o
$ ./hello
hello, world!

4、靜態庫的生成
linux下靜態庫的生成比較方便。在生成目標文件後用 ar 打包便可。在中大型項目中一個模塊通常會作成一個靜態庫，以方便管理、提升編譯、連接效率。
本小節的展現針對 main.c、func1.c、func2.c三個文件

/*
* main.c
*/
#include <stdio.h>
extern int func1();
extern int func2();
int main()
{
int i;
i = func1();
printf("func1 return = %d/n",i);
i = func2();
printf("func2 return = %d/n",i);
return 0;
}

-----------------------------------------------------

/*
* func1.c
*/
int func1()
{
return 100;
}

-----------------------------------------------------

/*
* func2.c
*/
int func2()
{
return 200;
}

一下是編譯指令：

$ gcc -c func1.c
$ gcc -c func2.c
$ ls
func1.c func1.o func2.c func2.o main.c
func1.o 和 func2.o 是咱們生成的目標文件。打包指令以下：
$ ar -r libfunc.a func1.o func2.o
我們查看 libfunc.a 中的文件：
$ ar -t libfunc.a
func1.o
func2.o
現在用靜態庫和 main.c 共同生成目標程序：
$ gcc -o main main.c libfunc.a
$ ./main
func1 return = 100
func2 return = 200
和咱們的預期相符合。下面咱們進入動態庫。

5、動態庫的生成
linux下動態庫的生成經過GCC選項實現。案例程序和靜態庫中的相同。一下是操做指令：

首先咱們生成目標文件，可是須要加編譯器選項 -fpic 和連接器選項 -shared
$ gcc -fpic -c func1.c
$ gcc -fpic -c func2.c
$ gcc -shared -o libfunc.so func1.o func2.o
$ ls
func1.c func1.o func2.c func2.o libfunc.so main.c
libfunc.so 就是咱們生成的目標動態庫。咱們用動態庫和 main.c 生成目標程序：
$ gcc -o main main.c -L. -lfunc
注意，咱們用 -L. -lfunc 做爲編譯選項。-L. 表從當前目錄查找須要的動態庫，-lfunc 是動態庫的調用規則。Linux系統下的動態庫命名方式是 lib*.so，而在連接時表示位 -l* ， *是本身起的庫名。下面咱們運行它：
$ ./main
./main: error while loading shared libraries: libfunc.so: cannot open shared object file: No such file or directory
提示一個錯誤，指示沒法找到動態庫。在linux下最方便的解決方案是拷貝libfunc.so到絕對目錄 /lib 下。可是隻有超級用戶纔有這個權限。另一個方案是更改環境變量 LD_LIBRARY_PATH。以下：
$ $ export LD_LIBRARY_PATH=`pwd`
$ ./main
func1 return = 100
func2 return = 200
運行成功。如今咱們更改動態庫的函數而不從新連接。以下：
更改 func1.c 爲：
int func1()
{
return 101;
}
更改 func2.c 爲：
int func2()
{
return 202;
}
重新生成庫：
$ gcc -fpic -shared func1.c func2.c -o libfunc.so
$ ./main
func1 return = 101
func2 return = 202
可以看出，動態庫已經更新了。

6、結束語本文簡單介紹了linux下如何使用gcc進行編譯程序、以及簡單的靜態、動態庫的生成。靜態庫提供了一種打包管理方案，而動態庫使程序局部更新成爲了可能，更重要的是，當有多份實例存在時，動態庫可減少內存的消耗（只佔用一份代碼空間）。對本系列知識感興趣者可繼續跟蹤閱讀後續文章：庫的版本管理、GCC的編譯選項、Makefile與自動化編譯