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。一、關於安裝。一般系統默認是安裝好編譯器的，並且網絡上有大量資料介紹不同發行版本下的安裝問題，本文不再描述。
二、C編程中的文件後綴名介紹
.a 靜態庫（打包文件）
.c 未經過預處理的C源碼
.h C頭文件
.i 經過預處理的C源碼
.o 編譯之後產生的目標文件
.s 生成的彙編語言代碼
.so 動態庫（動態鏈接庫）
解釋：*.a是我們在編譯過後用ar打包生成的靜態庫；*.c一般使我們自己編輯的代碼，使我們勞動的結晶；*.h一般是 我們手工生成的接口文件，如果願意，也可在*.c完成後用GCC的選項-aux-info幫我們生成；*.i是經過預處理後的源碼，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可以先生成彙編語言文件並對彙編做優化，然後用優 化後的彙編生成目標文件並鏈接；*.so是動態庫，通過GCC的-fpic -shared選項生成。
三、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;
- }
- $ 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文件格式差別的網絡資料，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
- 如下語句結果相同：
- $ gcc -E -o hello.i hello.c
- 如 果不設定輸出文件，則打印到標準終端，此時我們可以用 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，我們的只佔了最末8行。
- $ 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
- 如下語句結果相同：
- $ gcc -S -o hello.s hello.c
- 如 下語句結果相同：
- $ gcc -S hello.c
- 也 可以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 成的彙編部分代碼如下：
- $ 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：如果你熟悉，就可以對部分彙編優化以達到更好效果。
- $ 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：
- 如下語句結果相同：
- $ gcc -c -o hello.o hello.c
- 如 下語句結果相同：
- $ gcc -c hello.c
- 也 可以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 們可以用 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).
- $ gcc -o hello hello.i
- $ ./hello
- hello, world!
- $ gcc -o hello hello.s
- $ ./hello
- hello, world!
- $ gcc -o hello hello.o
- $ ./hello
- hello, world!
linux下靜態庫的生成比較方便。在生成目標文件後用 ar 打包即可。在中大型項目中一個模塊一般會做成一個靜態庫，以方便管理、提高編譯、鏈接效率。
本小節的展示針對 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;
- }
- $ 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 我們生成的目標文件。打包指令如下：
- $ 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 我們的預期相符合。下面我們進入動態庫。
五、動態庫的生成
linux下動態庫的生成通過GCC選項實現。案例程序和靜態庫中的相同。一下是操作指令：
- 首 先我們生成目標文件，但是需要加編譯器選項 -fpic 和鏈接器選項 -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就是我們生成的目標動態庫。我們用動態庫和 main.c 生成目標程序：
- $ gcc -o main main.c -L. -lfunc
- 注 意，我們用 -L. -lfunc 作爲編譯選項。-L. 表從當前目錄查找需要的動態庫，-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，而在鏈接時表示位 -l* ， *是自己起的庫名。下面我們運行它：
- $ ./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， 指示無法找到動態庫。在linux下最方便的解決方案是拷貝libfunc.so到絕對目錄 /lib 下。但是隻有超級用戶纔有這個權限。另外一個方案 是更改環境變量 LD_LIBRARY_PATH。如下：
- $ $ export LD_LIBRARY_PATH=`pwd`
- $ ./main
- func1 return = 100
- func2 return = 200
- 運 行成功。現在我們更改動態庫的函數而不重新鏈接。如下：
- 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。
六、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，動態庫可減小內存的消耗 （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